Послесвечение плазмы - Википедия - Plasma afterglow

А послесвечение плазмы (также послесвечение) - это излучение, испускаемое плазма после удаления источника ионизации.[1]Внешний электромагнитные поля которые поддерживали свечение плазмы, отсутствуют или недостаточны для поддержания разряда в послесвечении. Послесвечение плазмы может быть временным из-за прерывистого (импульсного) источника плазмы или пространственным из-за удаленного источника плазмы. В послесвечении образуемые плазмой частицы снимают возбуждение и участвуют во вторичных химических реакциях, которые, как правило, образуют стабильные частицы. В зависимости от состава газа сверхупругие столкновения могут некоторое время поддерживать плазму в послесвечении, высвобождая энергию, запасенную в ней. ровиброник степени свободы атомов и молекул плазмы. Особенно в молекулярных газах плазма химия в послесвечении существенно отличается от свечения плазмы. Послесвечение плазмы остается плазмой и, таким образом, сохраняет большинство свойств плазмы.

История

Первые опубликованные фотографии послесвечения плазмы были сделаны в 1953 году.[2]

Послесвечение гелия, одна из наиболее часто используемых форм послесвечения, было впервые описано в 1963 году Артуром Л. Шмельтекопфом-младшим и Х. П. Бройда.[3]

Первые непрерывные исследования ионизации послесвечения начались в начале 1960-х годов с целью понять химический состав атмосферных ионов. В то время стационарные исследования послесвечения уже проводились, однако этот подход был ограничен из-за отсутствия универсальности и непротиворечивости, поскольку исследования, проведенные до 1964 года, показали, что общие атмосферные реакции резко различаются по скорости реакции между исследованиями. Текущее послесвечение затем использовался для более точного описания константы скорости общих атмосферных реакций

Удаленная плазма

Базовая дистанционная плазменная схема

А удаленная плазма относится к плазме, которая пространственно отделена от внешних электромагнитных полей, вызывающих разряд. Послесвечение - это удаленная плазма, если плазма отводится от исходного источника плазмы.

Преимущество удаленной плазмы по сравнению с временной плазмой состоит в том, что удаленная плазма может использоваться в качестве непрерывного источника плазмы и, таким образом, имеет больше приложений для подачи ионов-реагентов для большинства систем.

Удаленная плазма часто используется в области аналитической химии, когда требуется постоянный поток ионов. Они также очень часто используются для очистки сложных вакуумных систем без необходимости разбирать их.

Временная плазма

Под временной плазмой понимается послесвечение от источника плазмы, ограниченное во времени. Удаление источника возбуждения позволяет присутствовать послесвечению в том же пространстве, в котором в течение короткого времени возбуждалась исходная плазма.

Преимущество временной плазмы по сравнению с удаленной плазмой состоит в том, что она может содержаться в замкнутой системе, что упрощает регулирование температуры и давления.

Временная плазма часто используется для воспроизведения ионных реакций в атмосферных условиях в контролируемой среде.

Приложения

Плавное послесвечение

Плавное послесвечение - это ионный источник который используется для создания ионов в потоке инертного газа, обычно гелий или же аргон.[4][5][6] Источники протекающих ионов послесвечения обычно состоят из диэлектрического разряда, через который проходят газы для возбуждения и, таким образом, превращаются в плазму. Источники протекающих ионов послесвечения могут быть объединены с расходная трубка с выбранными ионами для отбора реагирующих ионов.[7] Когда этот источник ионов сочетается с масс-спектрометрией, это называется масс-спектрометрией с проточным послесвечением.

Масс-спектрометрия с проточным послесвечением использует плавное послесвечение для создания кластера протонированной воды ионы в газе-носителе гелий или аргон в расходомерной трубке, которые вступают в реакцию с молекулами образца, которые измеряются с помощью масс-спектрометра ниже по потоку.[8] Эти системы могут использоваться для анализа следовых газов. Это работает, сохраняя исходный источник ионизации пространственно отделенным от мишени. аналит и направление послесвечения начальной ионизации к аналиту. Аналиты добавляются ниже по потоку для создания ионных продуктов. Ионы. Обнаружение ионов обычно осуществляется с помощью масс-спектрометр или по оптическая спектроскопия.[9]

Стационарное послесвечение

Стационарное послесвечение (СА) - это метод исследования удаленной плазмы, состоящей из газовой смеси внутри колбы, подвергающейся ионизирующему импульсу. После указанного ионизирующего импульса ионный состав смеси измеряется как функция времени на стенке вмещающей колбы.[5] Стационарные методы послесвечения часто используются для изучения атмосферных реакций, поскольку они имитируют атмосферные условия в контролируемой среде.

Чистка и стерилизация

Послесвечение плазмы оказалось эффективным средством очистки и стерилизации трудно разбираемого оборудования и стеклянной посуды.[10][11] Плазменная очистка использует удаленные источники плазмы для создания послесвечения, которое вентилируется в систему, подлежащую очистке, а затем ионы послесвечения вступают в реакцию с загрязнителями. Когда кислород используется в качестве газа-носителя, ионизированные формы кислорода реагируют с более тяжелыми органическими соединениями с образованием H2O, CO2, и CO. Эти продукты затем легко удаляются из системы, эффективно удаляя органические загрязнения из системы.[12] Это дает преимущество отсутствия необходимости разбирать системы и, таким образом, экономит время на разборку, а в вакуумных системах экономит время на изменение давления в системе.

Этот метод плазменной очистки особенно эффективен для химическое осаждение из паровой фазы методы, в которых чистота является ключевой частью производительности.[13]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Плазменный словарь». Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. Архивировано из оригинал на 2014-08-17. Получено 2014-08-12.
  2. ^ Grün, A.E; Шоппер, Э; Шумахер, Б. (1953-12-01). «Электронные теневые изображения и изображения послесвечения газовых струй при низких плотностях». Журнал прикладной физики. 24 (12): 1527–1528. Bibcode:1953JAP .... 24.1527G. Дои:10.1063/1.1721218. ISSN  0021-8979.
  3. ^ Schmeltekopf, Arthur L; Broida, H.P (1963-09-01). «Кратковременное видимое послесвечение в гелии». Журнал химической физики. 39 (5): 1261–1268. Bibcode:1963ЖЧФ..39.1261С. Дои:10.1063/1.1734425. ISSN  0021-9606.
  4. ^ Ferguson, E.E .; Fehsenfeld, F.C .; Шмельтекопф, А. Л. (1969). Измерения скорости ионно-молекулярных реакций в послесвечении разряда. Достижения в химии. 80. С. 83–91. Дои:10.1021 / ba-1969-0080.ch006. ISBN  978-0-8412-0081-4. ISSN  0065-2393.
  5. ^ а б Фергюсон, Элдон Э. (1992). «Личная история раннего развития метода проточного послесвечения для исследований ионно-молекулярных реакций». Журнал Американского общества масс-спектрометрии (Представлена ​​рукопись). 3 (5): 479–486. Дои:10.1016 / 1044-0305 (92) 85024-Е. ISSN  1044-0305. PMID  24234490.
  6. ^ Бирбаум, Вероника М. (2014). «Плывите по течению: 50 лет инноваций и ионной химии с использованием непрерывного послесвечения». Международный журнал масс-спектрометрии. 377: 456–466. Bibcode:2015IJMSp.377..456B. Дои:10.1016 / j.ijms.2014.07.021. ISSN  1387-3806.
  7. ^ Сквайрс, Роберт Р. (1992). «Достижения в технологиях проточного послесвечения и расходомерных трубок с выбранными ионами». Международный журнал масс-спектрометрии и ионных процессов. 118-119: 503–518. Bibcode:1992IJMSI.118..503S. Дои:10.1016 / 0168-1176 (92) 85074-А. ISSN  0168-1176.
  8. ^ Смит, Дэвид; Шпанел, Патрик (2005). «Масс-спектрометрия с выбранной ионной трубкой (SIFT-MS) для анализа следовых газов в реальном времени». Обзоры масс-спектрометрии. 24 (5): 661–700. Bibcode:2005MSRv ... 24..661S. Дои:10.1002 / mas.20033. ISSN  0277-7037. PMID  15495143.
  9. ^ Johnsen, R .; Skrzypkowski, M .; Gougousi, T .; Rosati, R .; Голде, М. Ф. (2003). Оптическая спектроскопия рекомбинирующих ионов в проточной плазме послесвечения. Диссоциативная рекомбинация молекулярных ионов с электронами.. С. 25–35. Дои:10.1007/978-1-4615-0083-4_3. ISBN  978-1-4613-4915-0.
  10. ^ Шунько, Э. В; Белкин, В. С (01.06.2012). «Обработка поверхностей атомарным кислородом, возбужденным в плазме диэлектрического барьерного разряда с примесью O2 к N2». Продвижение AIP. 2 (2): 022157. Bibcode:2012AIPA .... 2b2157S. Дои:10.1063/1.4732120.
  11. ^ Мойсан, М; Барбо, Дж; Моро, S; Пеллетье, Дж; Тебризиан, М; Яхья, L'H (2001-09-11). «Низкотемпературная стерилизация с использованием газовой плазмы: обзор экспериментов и анализ механизмов инактивации». Международный журнал фармацевтики. 226 (1–2): 1–21. Дои:10.1016 / S0378-5173 (01) 00752-9. PMID  11532565.
  12. ^ А. Пицци; К. Л. Миттал (2003). Справочник по клеевой технологии, переработанный и дополненный (2, иллюстрировано, исправленное изд.). CRC Press. п. 1036. ISBN  978-0824709860.
  13. ^ «Достижения в области удаленных источников плазмы для очистки систем CVD 300 мм и плоских панелей». ResearchGate. Получено 2017-04-21.