• 電感耦合等離子體

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    電感耦合等離子體

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    電感耦合等離子體 (ICP) 或變壓器耦合等離子體 (TCP) 是一種等離子體源,其中能量由電磁感應產生的電流提供,即由時變磁場產生。

    操作

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    ICP 幾何形狀分為三種類型:平面(圖 3 (a))、圓柱(圖 3 (b))和半環形(圖 3 (c))。

    在平面幾何中,電極是一段像螺旋(或線圈)一樣纏繞的扁平金屬。 在圓柱幾何中,它就像一個螺旋彈簧。 在半環形幾何形狀中,它是環形螺線管沿其主直徑切成相等的兩半。

    當時變電流通過線圈時,它會在其周圍產生一個時變磁場,磁通量

    Φ = π r 2 H = π r 2 H 0 cos ? ω t {\displaystyle \Phi =\pi r{2}H=\pi r{2}H_{0}\cos \omega 噸},

    其中 r 是到線圈(和石英管)中心的距離。

    根據法拉第-楞次感應定律,這會在稀薄氣體中產生方位角電動勢

    U = ? d Φ d t {\displaystyle U=-{\frac {d\Phi }{dt}}} ,

    這對應于電場強度

    E = U 2 π r = ω r H 0 2 sin ? ω t {\displaystyle E={\frac {U}{2\pi r}}={\frac {\omega rH_{0} }{2}}\sin \omega t} ,

    導致形成提供等離子體生成的 8 字形電子軌跡。 對 r 的依賴性表明氣體離子運動在火焰的外部區域最為強烈,那里的溫度最高。 在真正的火炬中,火焰由冷卻氣體從外部冷卻,因此最熱的外部處于熱平衡狀態。 那里的溫度達到 5 000–6 000 K。更嚴格的描述參見電磁場中的 Hamilton-Jacobi 方程。

    包含線圈的 RLC 電路中使用的交流電頻率通常為 27~41MHz。 為了誘發等離子體,在氣體出口處的電極處產生火花。 氬氣是一種常用的稀薄氣體的例子。 等離子體的高溫允許測定許多元素,此外,約有 60 種元素在炬管中的電離度超過 90%。 ICP 手電筒消耗 c。 1250–1550W 的功率,但這取決于樣品的元素組成(由于不同的電離能量)。

    ICP 有兩種工作模式,稱為具有低等離子體密度的電容 (E) 模式和具有高等離子體密度的電感 (H) 模式,并且 E 到 H 加熱模式轉換發生在外部輸入時。

    應用

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    等離子體電子溫度的范圍介于 ~6,000 K 和 ~10,000 K(~6 eV - ~100 eV)之間,通常比中性物質的溫度高幾個數量級。 氬 ICP 等離子體放電溫度通常為 ~5,500 至 6,500 K,因此與太陽表面(光球層)達到的溫度(~4,500 K 至 ~6,000 K)相當。 ICP 放電具有相對較高的電子密度,大約為 1015 cm?3。 因此,ICP 放電在需要高密度等離子體 (HDP) 的地方有廣泛的應用。

    電感耦合等離子體

    ICP 放電的另一個好處是它們相對沒有污染,因為電極完全位于反應室之外。 相比之下,在電容耦合等離子體 (CCP) 中,電極通常放置在反應器內部,因此會暴露在等離子體和隨后的反應性化學物質中。

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    1. 電感耦合等離子體
    2. 操作
    3. 應用

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