Induktivt koblet plasma

Induktivt koblet plasma ( ICP ), eng.  induktivt koblet plasma, ICP - plasma dannet inde i et udledningskammer, brænder eller anden plasmareaktor, når et højfrekvent vekslende magnetfelt påføres.

Sådan virker det

Induktivt koblet plasma (ICP) er en type gasudladning exciteret af et vekslende magnetfelt ved hjælp af en induktionsspole (induktor). ICP har også andre navne: induktionsplasma , induktionsafladning . ICP antændes og vedligeholdes af cyklisk inducerede elektriske strømhvirvler af frie elektroner (og ioner ) i plasmaet. For at excitere ICP'en bruges normalt et vekslende elektromagnetisk felt med en frekvens på 1-100 MHz. ICP blev første gang observeret af Hittorf i 1884, som opdagede gløden af ​​den resterende gas i udledningskammeret, da en højfrekvent strøm blev ført gennem en solenoide, der omsluttede udledningsvolumenet.

Den største forskel mellem ICP og kapacitiv udladning er, at ICP exciteres (induceres) af et magnetfelt , mens kapacitiv udladning exciteres og opretholdes af et elektrisk felt (DC eller AC). Ceteris paribus, ICP er karakteriseret ved en væsentlig højere elektrondensitet sammenlignet med en kapacitiv udladning.

ICP ved atmosfærisk tryk (normalt i argon ) i form af en åben brænder bruges i spektroskopiske metoder til analytisk kemi til at bestemme sammensætningen af ​​stoffer og materialer. ICP ved lavt tryk (ofte i aggressive gasser) i lukkede reaktorer bruges til plasmaætsning (ætsning, fra ætsning - ætsning) i produktionen af ​​halvledermikroelektronik.

I en analytisk ICP tilføres brænderen sædvanligvis en opløst analyt, sprøjtes som en aerosol og indføres i plasmabrænderen ved hjælp af en argonstrøm. Når aerosoldråber kommer ind i plasmaet i en argonbrænder, fordamper de øjeblikkeligt og desintegrerer til atomer og ioner . En anden metode til at indføre et materiale af interesse i et plasma er at kemisk omdanne analytten til gasmolekyler , såsom meget flygtige hydrider. Den tredje måde er at skabe en "tør" aerosol ved hjælp af en kraftig laserstråle , som brænder et krater ud i et stykke materiale placeret under det, og overfører en lille del af det til en fint spredt aerosoltilstand - dette er den såkaldte laserablation ). Atomer og ioner exciterede i plasma detekteres ved atomisk emissionsspektrometri (ICP-AES) eller massespektrometri ( ICP-MS ).

Plasmaætsning i ICP-reaktorer til fremstilling af halvlederprodukter udføres normalt ved tryk på 0,1-10 Pa. Samtidig kræver isotrop fjernelse af lag eller rensning af reaktorens indvendige overflader ofte en trykstigning op til ~1000 Pa, hvilket ikke desto mindre er meget lavere end atmosfærisk tryk (100 kPa = 1000 hektopascal). Ud over plasmaætsning anvendes en række teknologiske plasmaprocesser i mikroelektronikindustrien, for eksempel ionimplantation , plasma-kemisk vækst af lag, fjernelse af lag ved sputtering, plasmarensning af overflader og andre. I dette tilfælde anvendes forskellige gasblandinger og forskellige typer reaktorer.

Fordele

Ansøgninger

Se også

Kilder

Links