等离子体技术与应用(综合篇)
关于课程
1 课程讲授
z必要的基础介绍；
z建立基本物理图像，基本概念理解；
z技术比较；
z重要应用；
z表述：文字、图表、公式
z详略----详：重要，不了解。略：（已掌握）
z重复：
2 图书馆参考书
z DC多，rf、微波少
z理论多，技术少
z旧知识多、新进展少
注意部分参考
3．考试
z闭卷笔试：公平
z重点：理解、了解
z直博生
等离子体技术和应用（综）
§1．关于技术的定义
①技术（technology）的原意----木匠。
木匠能按照人们的需求与意图把木料加工、组合，制成物品。所以亚里斯多德称技术是制造的智慧。
②技术的现代定义：
技术是指人类在利用、改造和保护自然的过程中通过创新所积累的经验、知识、技巧以及为某一目的共同协作组成的工具和规则体系。
③科学技术：
科学技术是不断发展着的概念，人们有各种广义个狭义的理解。在我国科技管理活动中，对科学技术的理解通常采取广义的概念。
科学是关于自然、社会和思维的知识体系，其任务是认识自然现象、探索自然规律，属于认识自然的范畴。
技术一般是指人类改造自然和创造人工自然的方法、手段与活动的总称。
广义地讲，技术既包括生产实践经验和自然科学原理而发展成的各种工艺操作方法与技能，又包括相应的生产工具和其他物质设备，以及生产的工艺过程或作业程序等。
附：关于技术创新的定义:
定义1：生产要素的新组合
定义2：技术的首次商业应用
§2．等离子体技术
包括两部分：
（1）等离子体源的制造??工具研究??新源，新外围设备
优化、组合。
（2）等离子体源的应用??工具应用??新领域、新参数范围等。
}等离子体源的制造技术所涉及的因素
}等离子体源的应用技术
所利用的特性：
光、热、电、化学
作用区：
a)等离子体中---合成气体、转化气体、合成细粉
b)等离子体/固体表面—薄膜沉积、刻蚀、表面改性、消毒、灭菌、切割等
c)等离子体/液体---化学合成、消毒
d)等离子体多相作用
}等离子体技术的社会作用
生产新能源
核聚变 优点：
太阳能利用（太阳能电池---多晶硅、光电半导体薄膜）
提高生产加工过程的效率和效能
表现：（1）更有效、更便宜达到工业相关结果的能力；
（2）完成其它方法不能完成的任务
原因：在工业应用上等离子体具有两个主要特征
（1） 等离子体具有更高的温度和能量密度；
（2） 等离子体能够产生丰富的活性成分
光子（紫外和可见）、电子、离子、白由基；高反应性的中性成分，受激原子态，
活性分子碎片，如单体。
§3．等离子体技术的应用领域
1）能源
z受控核聚变
（美国）
（美国之外）
z磁流体发电
z节能材料 (low-e film, 热障材料)
z太阳电池（a-Si film）
z能源工程（等离子体开关，断路器、氢闸流管）
2）信息
z分立元件（高功率射频管）、集成电路芯片
z音频、视频、磁记录、光纤、固体激光、光波导、 光放大
z平面显示：PDP、FED、TFT
3）新材料
z金刚石、SiC、C-BN、C3N4、高温超导薄膜、高品质陶瓷、超细粉
z纳米颗粒、膜、管
z同位素分离
4）冶金、机械加工
z精炼
z溶化、切割、焊接、表面改性、装饰
z等离子体喷涂：抗热、耐磨、修复
z离子束镜面打磨
z激光打孔
5）化工
z等离子体催化、等离子体合成催化剂
z PECVD
z聚合、引发聚合
z有机高分子表面改性
6）航空、航天
z等离子体推进器
z飞机、航天器部件（耐热、耐磨）
z固体润滑剂
7）农业
z低能离子种子改性
z等离子体种子改性
8）医药保健
z等离子体消毒、灭菌
z假肢、人工器官表面改性
9）食品、饮料
z臭氧处理饮用水
z等离子体杀菌
10）环保
z固体、液体、气体有毒废弃物处理11）纺织
表面处理增强、可染、可纺、可印、防静电
12）照明、广告
z气体放电灯（dc, rf）霓虹灯
13）国防、军事
z氢弹
z武器部件表面处理
z飞机、天线等离子体隐身
z电磁炮
z电子炮
§4 基于等离子体的设备、器件
z等离子体开关
z光源、离子源、电子源、原子源
z真空电子器件
z薄膜平面显示器
z自由电子激光
z微波回旋管
z X射线源
z气体激光器
z PSII(plasma source immersed implantation)
z等离子体薄膜沉积装置
z等离子体刻蚀机
z等离子体氮化炉
z等离子体炬
z等离子体切割机
附：等离子体物理与技术的发展历史
放电物理的发展历史里程碑
日期 贡献/概念 创建人
大约1600 电气
磁极
磁力线
W.Gilbert
（基本概念，仍在应用）
1742 火花 J T Desaguliers 1745 Leyden瓶
（放电实验研究基础，实物图）
E G Von kleist
大约1750 电的单流体理论 B Flanklin 大约1752 确认闪电为放电的一种形式 B Flanklin
1808
放电物理快速发展，研究人员英国、德国
扩散
电弧放电
（电弧照明、气灯、白炽灯）
J.Dlaton
H.Davy
1817 迁移 M.Faraday
1836 1848
高压直流放电管
运动的辉纹（未发表）
M.Faraday
A.Abria
1860 平均自由程 J.C.Mexwell
1862 Toepler真空泵（1mTorr）
（水银活塞泵，抽速低）
（低气压放电实验基础条件）
A.Toepler
1879 物质第四态（电蛋实物图） W Crookes
1880 Paschen曲线 W de la Rue 和 H Muller 1889 麦克斯韦-波尔兹曼分布 W.Nernst
1895 发现电子
（为电离概念奠定基础）
J J Thomson
1897 回旋频率 OLodge
1898 电离 W Crookes
1899 输运方程 J.S Townsend
1901 Townsend 系数
J.S Townsend 1905
带电粒子扩散 水银旋转泵（10-5torr）
爱因斯坦 W Grade(德国) 1906 等离子体频率 Lord Rayleigh 1911 水银扩散泵 W Grade(德国
1914 双极扩散 1921 Ramsauer 效应
1925 鞘层 I Langmuir 1928 等离子体 I Langmuir 1929 德拜长度 PJ C.Debye
1935
速度分布函数 油封旋转泵（前级泵）
磁流体发电研究
W Grade(德国
40年代末
微波放电产生等离子体（二战中迅速发展的雷达的微波技术）
1950初 受控核聚变研究（动力）
美、苏、西欧
1955 油扩散泵 1965 涡轮分子泵
1970年后
广泛地用于微电子工业（沉积、刻
蚀、掺杂）
§5．低温等离子体中的一般问题
1．等离子体与带电气体
物质 等离子体 带电气体
定义 含有带电粒子的气体 带电粒子浓度比例高于一定值，整体行为明显区别于普通气体
粒子间作用力 电磁作用力[见下图（a） ] 分子范德瓦耳斯力为主[见下图（b） ]
运动特征 整体运动 杂乱的热运动为主
对外部作用力响应 响应外电磁场 无明显响应
导电性 良导体 高阻抗介质
等离子体一般定义：
带电粒子和中性粒子组成的表现出集体行为的一种准中性气体．
详解：对于部分电离气体，体系中除带电粒子外，还存在着中性粒子。当带电粒子与中性粒子之间的相互作用强度同带电粒子之间的相互作用相比可以忽略时，带电粒子的运动行为就与中性粒子的存在基本无关，同完全电离气体构成的等离子体相近，这种情况下的部分电离气体仍然是等离子体。
2．等离子体的分类
（1）电子温度
z高温等离子体
z低温等离子体：??热等离子体（T e≈T i≈T g LTE）
??冷等离子体 (T i≈T g?T e)
（2）放电气体
z化学活性
惰性气体：PVD,基础过程研究
反应气体：有化学过程，复杂。
SiH4+O2+Ar plasma 单元反应
表面反应
z电子亲和力：
负离子的形成（俘获效应）： A+e?A-
带电粒子组成：电子+负离子+正离子
典型电负性气体：O2,CF4,Cl2
典型负离子： O 2-,CF 3-,CF 2-,Cl - 电正性气体： 带电粒子：电子+正离子
（3）磁场
磁化等离子体（B ） 0≠非磁化等离子体(B=0)
（4）电中性
中性等离子体
非中性等离子体（空电子器中电子束）
（5）液态等离子体：电解质溶液??溶质的正、负离子
固态等离子体：金属??晶格的正离子+自由运动的电子 半导体中??电子+空穴
3． 低温等离子体的重要过程
（1）
电子加热/等离子体产生
（2）
等离子体中的单元过程（电子、离子、中性气体、由基）
（3）
等离子体与固体表面的作用 [附着，反应（沉积、刻蚀、表面改性），溅射、注入、二次电子]
4．
等离子体中的电子加热 （1）
为什么强调电子加热？
??①主导等离子体产生、单元过程；
②在电离过程中，电子电离占主导； （2）
电子的获能方式，传能方式（影响电子能谱）
① 在DC 电场中电子加热（有附图）
(a) 在等离子体鞘层外部，空间电势均匀，电场强度小，在其间运动的电子获能小；
(b)
DC 电场为保守立场；
②在交流电场中电子加热
（a）均匀电场，冷电子
（b）均匀电场，热电子
附：其他形式的热电子的非欧姆加热
（c）非均匀电场，热电子
5．等离子体中的能量 （a）能流
（b）能量的主要载体
低气压等离子体：带电粒子；
高气压等离子体：带电粒子、中性粒子。
计算例子：金刚石沉积装置：中性分子振动能量占总能80%。6． 等离子体EEDF及测量！！！
（1）EEDF的重要性
等离子体中的过程：分解、激发、电离
等离子体/固体表面过程：鞘层偏压
（2）不同放电气压下的EEDF
粒子分布的一般定理和理解：
?H定理：1872年，玻尔兹曼发表了著名的H定理，H定理说明每一个瞬间都会改变粒子速度的碰撞的结果。它表明，碰撞（弹性碰撞）导致粒子群体的速度分布接近
于平衡态（这被称为麦克斯韦一玻尔兹曼分布）。
?粒子弹性碰撞就是导致系统平衡的机理
?大量粒子＋充分弹性碰撞??热平衡，麦克斯韦一玻尔兹曼分布，粒子温度相同。
推理：碰撞性质不同，碰撞频率不同，粒子分布也应该不同。
等离子体与中性气体的不同：
?电磁场对带电粒子有作用力??改变带电粒子速度；
?粒子之间存在非弹性碰撞过程??改变粒子速度分配规律；
?长程库仑力主宰带电粒子之间的碰撞过程，碰撞截面大；
?粒子之间的质量差别大（plasma：电子，离子，中性粒子；气体：小分子原子，大分子原子）??不同粒子的碰撞频率不同；
（3）不同的带电粒子分布能量分布
离子温度：
?在一般的条件下，离子－离子碰撞频率低??没有达到热平衡温度??还不能使用离子温度的概念，且平均能量通常很低。
?高气压热等离子体中，离子群达到热平衡，可以定义离子温度。
电子温度：
?麦克斯韦型电子能量/f e(W)分布
W av平均电子能量。
一般条件：电子－电子碰撞频率高：高密度等离子体。
? Druyvesteyn 型电子能量分布
?实际低气压等离子体中的电子能量
EEDF既非D氏分布也非麦氏分布，而是介于两者之间，而且出现非单一电子温
度分布。
附：电子温度定义：
●半对数曲线斜率
●有效电子温度??平均电子能量
（3）电子温度诊断
z Langmuire探针：不同测量状态，探测电子流的能量范围不同，得到的电子温度亦不同。
z
光谱：仅能测量高能区域的电子分布
e+A ??A *+e E ≥E crit
光谱方法测量得到电子高能尾巴部分的电子温度。通常高于低能区的电子温度。
图中：TRG-OES 、探针电子温度的比较
7．
控制EEDF 或电子温度的方法
①气压
（a ）射频感性耦合等离子体（ICP ）
（b）电子回旋共振等离子体（ECR）
附：气压对电子温度影响/非一般性结论例子例子一：（射频容性耦合放电中）
等离子体的应用
等离子体技术与应用 学号 队别 专业 姓名
摘要 等离子体作为物质存在的一种基本形态，自18世纪中期被发现以来，对它的认识和利用不断深化。我们知道，普通化学反应和化工设备中所产生的温度只有二千多度。而在各种形式的气体放电所形成的低温等离子体中电子温度可达一万度以上，足以造成各种化学键的断裂，或使气体分子激发电离，产生许多在通常条件下不能发生的化学反应，获得通常条件下不能得到的化合物或化工产品，并且获得的化合物与化工产品不会产生热分解。目前，等离子体技术已被广泛的用于国防、工业、农业、环境、通信等一系列国民经济发展领域，极大地推动了信息产业的发展，促进了工业科技进步。 关键词等离子体微波放电隐身技术材料的表面改性微波等离子灯 引言 等离子体是由带电的正粒子、负粒子（其中包括正离子、负离子、电子、自由基和各种活性基团等）组成的集合体，其中正电荷和负电荷电量相等故称等离子体。他们在宏观上呈电中性的电离态气体（也有你液态、固态）。当温度足够高时，构成分子的原子也获得足够大的的动能，开始彼此分离，这一过程称为离解。在此基础上进一步提高温度，就会出现一种全新的现象，原子的外层电子将摆脱原子核的束缚而成为自由电子，失去电子的原子变成带正电的离子，这个过程叫电离。等离子体指的就是这种电离气体，它通常由光子、电子、基态原子（或分子）、激发态原子（或分子）以及正离子和负离子六种基本粒子构成的集合体。因此，等离子体也被称为物质的第四态。 内容 一、等离子的性质 物质的第四态等离子体有着许多独特的物理、化学性质。只要表现如下： 1) 温度高、粒子动能大。 2) 作为带电粒子的集合体，具有类似金属的导电性能。等离子体从整体上看是一种导体电流体。 3) 化学性质活泼，容易发生化学反应。 4) 发光特性，可以作光源。 二、等离子技术的应用 2.1微波放电等离子体技术与应用 通常，低气压、低温等离子体是在1～100pa的气体中进行直流或射频放电产生的。直流辉光发电首先被研究和应用，但该等离子体是有极放电，而且密度低、电离度低、运行气压高，这就限制了其应用的广泛性。随后，射频放电技术逐步被发展起来，这是一种无极放电，且等离子体工作与控制参数比辉光放电有所提高，因而获得了较广泛的应用。但是其密度和电离度仍较低，应用范围依然受到限制。 微波放电初始阶段的物理过程如下。微波引入反应腔中建立起电磁场，反应气体中的电子在微波场作用下获得能量，与气体分子碰撞使其电离，从而得到更多的
外国等离子体技术公司
英国Tetronics公司 使用中间包加热装置的直接优点如下: (1).由于过热度低，通过回收冷包装料提高了收得率； (2).由于降低了钢水熔炼的过热度，节约了成本； (3).改善了大包和熔炼炉耐火材料的使用寿命，降低了出钢温度； (4).中间包的钢水温度控制精确，可生产洁净、质量稳定、细质等轴晶粒组织的优质钢。 英国TETRONICS公司是国际上一家知名的专营中间包加热装置的公司。过去的中间包加热装置是一种常用的单极火焰喷嘴，这种方式的装置，电极必须浸入在钢水中，以提供电弧电流的输出通道。这种系统需要整改中间包和中间包小车。现在，取而代之，TETRONICS 公司使用了一种双火焰喷嘴加热装置。 这种双火焰喷嘴加热装置，是一对正、负电极火焰喷嘴，它们位于中间包钢水熔池的上方，双火焰喷嘴提供电弧电流的输入和输出通道，不需要对中间包做任何大的整改。这种双火焰喷嘴加热装置的紧凑型设计还减少了热损失，加快了电能到热能的转换。该装置的投资成本收回周期为6个月。
美国Retech公司 https://www.wendangku.net/doc/d8957011.html,.tw/1_file/moeaidb/012844/2004071308.pdf Retech公司開發之專利技術PACT處理系統係利用傳輸型電弧電漿火炬（Transferred Arc Plasma Torch）產生1,400到1,700℃之高溫，直接加熱一定量之金屬及其氧化物以形成slag bath 。 此一高溫slag bath則保留在轉速為10到50 rpm之離心式爐體內，作為熔融處理之liquid bath, 在爐內負壓之環境下，進一步處理其他有害事業廢棄物。 PACT處理系統爐體之設計運用採電漿火炬離心式運轉，而非固定爐床式。 其相關之週邊系統設備，如進料系統、能源回收系統、空氣污染防治系統均與一般焚化系統並無太大差異，其處理系統流程如圖所示。 PACT處理系統流程圖
等离子体技术的应用
等离子体技术的应用 -------废气处理及航天推进器 等离子体是一种电离气体，由电子、离子、中性粒子等组成，属于物质的高能凝聚态。等离子体中含有大量的带电粒子，使得它与普通气体有着本质的区别，具有很多普通气体没有的特性。对等离子体的研究己发展成为一门独立的物理学分支——等离子体物理学，等离子体物理学在工程技术中的应用形成了大有发展前景的专门技术，即等离子体技术。近年来，等离子体技术的实际应用获得了快速的发展，应用领域越来越广泛。目前，世界各国正加紧研究把等离子体技术用于武器系统隐身、通信和探测、火炮发射、飞行器拦截、环境污染、航天推进等方面，等离子体技术的应用对未来具有深远的意义 一、环境污染 近几年来，等离子体技术在能源、信息、材料、化工、物理医学、军工、航天等领域中大量应用，同时，国外许多研究机构不断将等离子体技术应用在环境工程中。目前，等离子体技术处理废水、废气及固体废弃物的研究已经取得了一定进展。在环境监测中电感耦合等离子体原子发射光谱法和质谱法已广泛应用于生态环境监测体系中(包括大气、水、土壤等)微量元素的测定。在大气污染治理中主要应用于烟气净化、脱硫、脱硝等方面。在水污染治理中主要应用于高浓度有机废液、垃圾渗滤液等废水的治理。在固体废物处理方面，等离子体技术逐渐取代传统的焚烧法应用于城市固体废弃物及生物武器、化学武器、化学毒品等特种固体废物的处理。1997年，美国开始采用等离子体废物处理系统处理军方废弃武器，1999年初，美国、欧盟、日本等逐渐关闭焚化炉后开始转向等离子废物处理系统，目前，瑞典、美国、德国、日本等国已建立了一定规模的城市固体废物的等离子体处理厂。 随着工业现代化的不断进步和发展，排放到大气中的硫氧化物、氮氧化物及有机废气等不断增加，大气污染造成的大气质量的恶化、酸雨现象、温室效应及臭氧层破坏足以威胁人类在地球上的生存和居住，其后果十分严峻，废气排放造成的环境污染问题逐渐引起人们的广泛重视。大气压等离子体技术是一门新兴的环境污染处理手段，其在废气处理应用中具有成本低，效果好、操作简单，无需高价格的真空系统等特点，具有广泛的应用前景。大气压等离子体技术的实质也就是气体放电原理，气体在电场作用下被击穿而导电，由此产生的电离气体叫做气体放电等离子体。大气压等离子体分解气态污染物的机理为：等离子体中的高能电子在大气压等离子体分解气体污染物中起决定性的作用，数万度的高能电子与气体分子(原子)发生非弹性碰撞，巨大的能量转换成基态分子(原子)的内能，发生激发、离解以及电离等一系列物理和化学变化使气体处于活化状态。电子能量小于10ev时产生活性自由基，活化后的污染物分子经过等离子体定向链化学反应后被脱除。而当电子平均能量超过污染物分子化学键结合能时，污染物气体分子键断裂，污染物分解，在大气压等离子体中可能发生各种类型的化学反应，反应程度取决于电子的平均能量、电子密度、气体温度、污染物气体分子浓度及共存的气体成分。大气压等离子体在废气处理中应用的机理是在等离子体中的高能电子、离子、自由基、激发态分子和原子等的作用下，将NOx与SO2被氧化成更易参与反应和更易吸收的NO2和SO3，从而实现对废气的净化处理。大气压等离子体降解污染物是一个十分复杂的过程，而且影响这一过程的因素很多，虽然目前已有大量有关低温等离子体降解污染物机理的研究，但还未形成能指导实践的理论体系，使其工业应用缺乏理论保障。其
等离子体化学的基本原理及应用
等离子体化学的基本原理及应用等离子体化学是20世纪六十年代发展起来的一门新兴交叉科学。经过40多年的研究发展，已经广泛地引用于化工、冶金、机械、纺织、电子、能源、半导体，医药等不同领域。本文对等离子体化学在材料、电子、光学、医药、化学合成、环境保护几个方面的一些应用进行综述。[1-2] 1理论概述[3] 对常温常压条件下的气体通过高温加速电子加速离子给物质以能量，物质被解离成阴、阳离子的状态，由于整个体系阴、阳离子总电荷相等，故称为等离子体。而从通常的能量排布：气体>液体>固体的角度来说，等离子的能量比气体更高，能表现出一般气体所不具有的特性，所以也被称为物质的第四态。 当气体电离生成电子正离子一般在段时间内发生结合，回到中性分子状态，这个过程产生的电子、离子的一部分能量以电磁波等不同形式消耗，在分子离解时常生成自由基，生成的电子结合中性原子，分子形成负离子。因此，整个等离子体是电子正负离子激发态原子，原子以及自由基的混合状态。因为各种化学反应都是在高激发态下进行的，与经典的化学反应完全不同。这样使等离子体的原子或分子的本性通常都发生改变，即使是较稳定的惰性气体也会变得具有很强的化学活泼性。 在放电气体中发生的反应称为等离子体化学反应，用电子温度Te和离子温度Ti作为参数。若Te ≈Ti称为平衡等离子体或高温等离子体。若Te >>Ti称为非平衡等离子体或低温等离子体。这两种不同的情况在不同的领域都有广泛的运用。 2设备与装置[3-4] 可以将等离子的产生理解为：一定的真空度，外加电场/磁场，通电条件下射频放电产生的特殊物质。各国学者一直努力研制一种能得到均匀稳定的等离子的设备。可以通过(1)解光放电、(2)电晕放电、(3)寂静放电、(4)RF放电、(5)微波放电这5种放电方式(基本特征见图1)来得到等离子体，但为了保证反应产物不分解，一般采用辉光放电形式。这类仪器通过外加电场可以有效地把能量直接传递给反应体系中的气体分子，反应腔里将发生气体放电，产生非平衡等离子体，这种能量传递方法不仅经济有效，而且产生的等离子体具有能量高密度大的特点，所以应用较为广泛。根据反应器的结构不同分为内部电极方式的反应器、外部电极方式的反应器、直流放电反映器、采用商业频率的反映器、微波放电反映器（见图2）。而大多数工业活动需在常压或加压(高气体浓度)条件下进行，尤其化学工业、环境工程和材料工业等还不具备在低气压条件下进行化学反应的工艺条件。
等离子体及其在微电子封装领域的应用
等离子体及其在微电子封装领域的应用 在微电子元件制造过程中, 封装是一个重要步骤。优良的封装技术可以提高微电子产品的寿命，可靠性和降低环境对产品性能的影响。在微电子封装工艺中，常见的问题是芯片粘接中的空隙, 引线键合中较低的键合强度, 塑料封装后的界面剥离等等。所有这些问题均与材料的表面特性有关。 未经表面处理的材料通常不具备符合粘结的物理和化学特性而需要表面活化。表面上沉积的污染物影响了表面粘结能力而需要表面清洗。等离子工艺提供了有效的表面清洗和活化方法。在保证整体材料性质不变的情况下，等离子工艺能够实现固体表面几个分子层的物理或化学改性。 等离子体介绍 等离子体是部分电离的电中性的气体,是常见的固态，液态，气态以外的第四态。等离子体由电子，离子，自由基，光子，及其它中性粒子组成。由于等离子体中电子, 离子和自由基等活泼粒子的存在, 因而很容易与固体表面发生反应。这种反应可分为物理溅射和化学反应。物理溅射是指等离子体中的正离子在电场中获得能量去撞击表面。这种碰撞能移去表面分子片段和原子，因而使污染物从表面去除。另一方面，物理溅射能够改变表面的微观形态，使表面在分子级范围内变得更加"粗糙"，从而改善表面的粘结性能。 等离子体表面化学清洗是通过等离子体自由基参与的化学反应来完成。因为等离子体产生的自由基具有很强的化学活性而降低了反应的活化能，从而有利于化学反应的进行。反应中产生的易挥发产物(主要是气体) 会脱离表面, 因而表面污染物被清除。反应的有效性, 即表面改性的有效性取决于等离子体气源, 等离子系统的组合, 及等离子工艺操作参数。 等离子体表面清洗及活化工艺具有诸多优点。主要表现为: 1. 等离子工艺是有利于环境保护的工艺。等离子清洗过程中仅使用微量气体，没有污染物排放。 2. 等离子清洗工艺成本较低, 容易使用。可以处理拥有各种表面的材料, 并具有良好的均匀性和重复性。 3. 维护及保养费用较低。 4. 适合于高级封装及其它需要表面改性的工艺。 随着电子电路集成化的提高, 芯片尺寸变得越来越小, 表面清洗的要求越来越高。等离子体表面清洗工艺已经成为最好的选择之一。 等离子体应用 集成电路封装工艺包括芯片粘结, 引线键合及塑料封装。由于表面氧化物和有机污染物的存在, 导致了不完全有效的芯片粘结, 不良的引线键合强度, 以及封装后微电子装置中的剥离现象。所有形式的表面污染降低了集成电路封装中的可靠性和产率. 等离子体清洗可应用于芯片粘结工艺之前。等离子清洗和活化后的表面将改善芯片的粘结能力并减少可能产生的空隙。这种良好的粘结性能改善了封装的热消散能力。当共晶焊锡在芯片粘结中被用作粘结材料时, 表面的氧化会影响芯片粘结。等离子工艺能有效去除表面的金属氧化物, 从而确保无空隙的芯片粘结。 金属焊盘上污染物的存在会降低引线的键合能力。在高级封装工业中, 日益缩小的焊盘限制了键合表面尺寸, 从而增加对无污染表面的要求。在引线键合之前, 等离子体被用于去除焊盘上的污染物和氧化物, 增加键合可靠性和能力。研究发现, 经等离子体清洗后的表面, 引线键合力平均增加24.3%。 在BGA封装中, 由于封装化合物和各种材料界面之间存在不良的粘结能力, 易于产生界面剥离。通过增加BGA产品的表面能, 等离子体工艺能极大地改善材料界面的粘结能力,
低温等离子体技术介绍
技术介绍 --低温等离子体 低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质的第四态，当外加电压达到气体的着火电压时，气体被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高，但重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态，所以称为低温等离子体。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到分解污染物的目的。 “QHDD-Ⅱ”低温等离子体工业废气处理成套设备和技术作为一种新型的气态污染物的治理技术是一个集物理学、化学、生物学和环境科学于一体的交叉综合性电子化学技术，由于能很容易使污染物分子高效分解且处理能耗低等特点，是目前国内外大气污染治理中最富有前景、最行之有效的技术方法之一，其使用和推广前景广阔，为工业领域VOC类有机废气及恶臭气体的治理开辟了一条新的思路。 低温等离子体废气处理技术与其他废气治理方法优缺点对比 表1-2 几种废气处理工艺的适用范围及优缺点 工艺名称原理适用范围优点缺点 掩蔽法采用更强烈的芳香气味与臭气掺和，以掩蔽臭气，使之能被人接收适用于需立即、暂时地消除低浓度恶臭气体影响地场合，恶臭强度左右，无组织排放源可尽快消除恶臭影响，灵活性大，费用低恶臭成分并没有被去除，麻痹了对原有污染物的感知 热力燃烧法在高温下恶臭物质与燃料气充分混和，实现完全燃烧适用于处理高浓度、小气量的可燃性气体净化效率高，恶臭物质被彻底氧化分解设备易腐蚀，消耗燃料，处理成本高，易形成二次污染，催化剂中毒 催化燃烧法
水吸收法利用臭气中某些物质易溶于水的特性，使臭气成分直接与水接触，从而溶解于水达到脱臭目的水溶性、有组织排放源的恶臭气体工艺简单，管理方便，设备运转费用低产生二次污染，需对洗涤液进行处理；净化效率低，应与其他技术联合使用，对水溶性差的物质等处理效果差 药液吸收法利用臭气中某些物质和药液产生化学反应的特性，去除某些臭气成分适用于处理大气量、高中浓度的臭气能够有针对性处理某些臭气成分，工艺较成熟净化效率不高，消耗吸收剂，易形成而二次污染 吸附法利用吸附剂的吸附功能使恶臭物质由气相转移至固相适用于处理低浓度，高净化要求的恶臭气体净化效率很高，可以处理多组分恶臭气体吸附剂费用昂贵，再生较困难，要求待处理的恶臭气体有较低的温度和含尘量 生物滤池恶臭气体经过除尘增湿或降温等预处理工艺后，从滤床底部由下向上穿过由滤料组成的滤床，恶臭气体由气相转移至水—微生物混和相，通过固着于滤料上的微生物代谢作用而被分解掉目前研究最多，工艺最成熟，在实际中也最常用的生物脱臭方法,又可细分为土壤脱臭法、堆肥脱臭法、泥炭脱臭法等。净化效率高，处理费用低占地面积大，易堵塞，填料需定期更换，脱臭过程很难控制，受温度和湿度的影响大，生物菌培训需要较长时间，遭到破坏后恢复时间较长。 生物滴滤池原理同生物滤池式类似，不过使用的滤料是诸如聚丙烯小球、陶瓷、木炭、塑料等不能提供营养物的惰性材料。只有针对某些恶臭物质而降解的微生物附着在填料上，而不会出现生物滤池中混和微生物群同时消耗滤料有机质的情况池内微生物数量大，能承受比生物滤池大的污染负荷，惰性滤料可以不用更换，造成压力损失小，而且操作条件极易控制占地面积大，需不断投加营养物质，而且操作复杂，受温度和湿度的影响大，生物菌培训需要较长时间，遭到破坏后恢复时间较长。 洗涤式活性污泥脱臭法将恶臭物质和含悬浮物泥浆的混和液充分接触，使之在吸收器中从臭气中去除掉，洗涤液再送到反应器中，通过悬浮生长的微生物代谢活动降解溶解的恶臭物质有较大的适用范围可以处理大气量的臭气，同时操作条件易于控制，占地面积小设备费用大，操作复杂而且需要投加营养物质 曝气式活性污泥脱臭法将恶臭物质以曝气形式分散到含活性污泥的混和液中，通过悬浮生长的微生物降解恶臭物质适用范围广，目前日本已用于粪便处理场、污水处理厂的臭气处理活性污泥经过驯化后，对不超过极限负荷量的恶臭成分，去除率可达%以上。受到曝气强度的限制，该法的应用还有一定局限
等离子体及其技术的应用
等离子体及其技术的应用 摘要: 随着等离子体技术的迅速发展，逐渐形成了一个新兴的等离子体化工体系。我们知道，普通化学反应和化工设备中所产生的温度只有二千多度。而在各种形式的气体放电所形成的低温等离子体中电子温度可达一万度以上，足以造成各种化学键的断裂，或使气体分子激发电离，产生许多在通常条件下不能发生的化学反应，获得通常条件下不能得到的化合物或化工产品，并且获得的化合物与化工产品不会产生热分解。这势必会造就很多性能优良的新物质，其也将会有广泛的应用前景。 关键词：等离子体；喷涂；焊接；尾气处理；隐身技术
Plasma and its technical application ABSTRACT With the rapid development of plasma technology, and gradually formed a new plasma chemical system.We know, the common chemical reaction and chemical engineering equipments only produce two thousand degrees temperature.The temperatures that in low temperature plasma electronic produced by all forms of gas discharge up to ten thousand degrees or above,more enough to fracture all sorts of the chemical bonds, or make the gas molecule ionization, produce many chemical reactions that can't happened in usual conditions , get compound or chemical products that can't achieved in usual conditions , and the products won't occur thermal decomposition.It will produce a lot of new substances that performance excellent ,and have a broad application prospect. keywords:plasma；flame plating；soldering；tail gas treatment；invisible technology
等离子体技术在大气污染防治中的应用
等离子体技术在大气污染防治中的应用 等离子体技术在大气污染防治中的应用 发布时间:2010-09-19 08:51:48 1 等离子体概况 1.1 等离子体及等离子体技术的基本概念等离子体是由大量正负带电粒子和中性粒子组成的，并表现出集体行为的一种准中性非凝聚系统,整个体系呈电中性,具有与一般气体不同的性质, 容易受磁场、电场的影响它为化学反应提供必须的能量粒子和活性物种,在化学工业、 材料工业、电子工业、机械工业、国防工业、生物医学和环境保护等方面有着广泛的应用。它是物质存在的基本形态之一，与固态、液态、气态并列，成为物质第四态。 1.2 等离子体产生的机理及方法当气体分子以一定的方式在外部激励 源的电场被加速 获能时, 能量高于气体原子的电离电势时, 电子与原子间的 非弹性碰撞将导致电离而产生离子电子,当气体的电离率足够大
时,中性粒子的物理性质开始退居次要地位。整个系统受带电粒子的支配,此时电离的气体即为等离子体。等离子体发生器有以下两大类共计八种产生方法。 等离子包括放电等离子和化学等离子,放电等离子可分 为有电极和无电极两类。有电极有电弧放电、辉光放电、电晕放电 和无声放电。无电极有高频感应、微波放电和激波 放电。其中电弧放电、辉光放电和高频放电分直流和交流两种。电弧 直流放电有内极和外极之分。 1.3 等离子体的分类及特点应用按热力学状态不同和中性气体温度的 高低,等离子体可分为高温等离子体和低温等离子体，按温度可将等 离子体划分为热力学平衡态等离子体和非热力学平衡态等离子体。当 电子温度(Te)与离子温度(Ti)、中性粒子温度(Tg)相等时，等离子体处于热力学平衡状态，称之为平衡态等离子体(Equilibrium Plasma) 。因为温度一般在5000K 以上，故而又称其为高温等离子体(Thermal Plasma) 。当Te>>Ti 时，称之为非平衡态等离子体(Non—thermal Equilibrium Plasma) 。其电子温度高达10 的四次方K 以上，而其离子和中性粒子的温度却低至300~500 K ，因此，整个体系的表观温度还是很低的，故又称之为低温等离子体(Cold Plasma), 而低温等离子体可分为热等离子体、冷等离子体和燃烧等离子体。热等 离子体为局域热力学平衡态等离子体,是由高强度直流电弧放电与高频感应耦合放电产生的,其特点是重粒子（原子、分子、离子）温度接近于电子温度;冷等离子体是非平衡等离子体,是由辉光放电、微波放电、电晕放电或无声放电产生的,其特点是电子温度远远高于重粒子温度;燃烧等离子体通过燃烧形成,其特点是电离度极
等离子体表面处理技术
等离子体表面处理技术的原理及应用 前言：随着高科技产业的讯速发展，各种工艺对使用产品的技术要求越来越高。 等离子表面处理技术的出现，不仅改进了产品性能、提高了生产效率，更随着高科技产业的迅猛发展，各种工艺对使用产品的技术要求也越来越高。这种材料表面处理技术是目前材料科学的前沿领域，利用它在一些表面性能差和价格便宜的基材表面形成合金层，取代昂贵的整体合金，节约贵金属和战略材料，从而大幅度降低成本。正是这种广泛的应用领域和巨大的发展空间使等离子表面处理技术迅速在国外发达国家发展起来。 一、等离子体表面改性的原理 等离子，即物质的第四态，是由部分电子被剥夺后的原子以及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气状物质。它的能量范围比气态、液态、固态物质都高，存在具有一定能量分布的电子、离子和中性粒子，在与材料表面的撞击时会将自己的能量传递给材料表面的分子和原子，产生一系列物理和化学过程。其作用在物体表面可以实现物体的超洁净清洗、物体表面活化、蚀刻、精整以及等离子表面涂覆。 二、等离子体表面处理技术的应用 1、在工艺产业方面的应用 1）、在测量被处理材料的表面张力 表面张力测定是用来评估材料表面是否能够获得良好的油墨附着力或者粘接附着品质的重要手段。为了能够评估等离子处理是否有效的改善了表面状态，或者为了寻求最佳的等离子表面处理工艺参数，通常通过测量表面能的方式来测定表面，比如使用Plasmatreat 测试墨水。最主要的表面测定方式包括测试墨水，接触角测量以及动态测量 评价表面状态 低表面能, 低于28 mN/m良好的表面附着能力，高表面能 2）预处理–Openair? 等离子技术，对表面进行清洗、活化和涂层处理的高技术表面处理工艺 常压等离子处理是最有效的对表面进行清洗、活化和涂层的处理工艺之一，可以用于处理各种材料，包括塑料、金属或者玻璃等等。 使用Openair?等离子技术进行表面清洗，可以清除表面上的脱模剂和添加剂等，而其活化过程，则可以确保后续的粘接工艺和涂装工艺等的品质，对于涂层处理而言，则可以进一步改善复合物的表面特性。使用这种等离子技术，可以根据特定的工艺需求，高效地对材料进行表面预处理。
等离子技术的概念及应用
等离子的概念及其应用 （一）等离子的概念 如果温度不断升高，气体又会怎样变化呢？科学家告诉我们，这时构成分子的原子发生分裂，形成为独立的原子，如氮分子会分裂成两个氮原子，我们称这种过程为气体中分子的离解。如果再进一步升高温度，原子中的电子就会从原子中剥离出来，成为带正电荷的原子核和带负电荷的电子，这个过程称为原子的电离。当电离过程频繁发生，使电子和离子的浓度达到一定的数值时，物质的状态也就起了根本的变化，它的性质也变得与气体完全不同。为区别于固体、液体和气体这三种状态，我们称物质的这种状态为物质的第四态，又起名叫等离子态。 （二）特点 （三）用途 等离子体的用途非常广泛。从我们的日常生活到工业、农业、环保、军事、医学、宇航、能源、天体等方面，它都有非常重要的应用价值。 （1）切割机 在工业上的应用有等离子切割机，等离子切割配合不同的工作气体可以切割各种氧气切割难以切割的金属，尤其是对于有色金属（不锈钢、铝、铜、钛、镍）切割效果更佳；其主要优点在于切割厚度不大的金属的时候，等离子切割速度快，尤其在切割普通碳素钢薄板时，速度可达氧切割法的5~6倍、切割面光洁、热变形小、几乎没有热影响区。 (2)焊机 离子弧是离子气被电离产生高温离子气流，从喷嘴细孔中喷出，经压缩形成细长的弧柱，其温度可达1，高于常规的自由电弧，如：氩弧焊仅达5000-8000K。由于等离子弧具有弧柱细长，能量密度高的特点，因而在焊接领域有着广泛的应用。 等离子焊机具有以下明显特点： 1.高效高质量的等离子焊接工艺方法，利用等离子电弧良好的小孔穿透的能力，在保 证单面焊双面成型的同时，尽量提高焊接速度，是TIG焊接效率的5~7倍。 2.采用等离子与TIG复合焊，等离子打底，TIG盖面，可以更加有效提高焊接质量和 效率。TIG焊的自由电弧有良好的履盖能力，再配合上适量的填充金属重熔，达到正面成形美观的效果，是单枪等离子焊接效率的1.3-1.5倍。 3.主要针对薄壁3~10mm不锈钢板、钛合金板等材料容器的纵环缝焊接。 4.对于壁厚8mm以下不锈钢板、壁厚10mm以下钛合金板不开坡口可实现单面焊双面 成型。
2.2和2.3气体放电等离子体及其应用
电容耦合射频放电 为了维持直流辉光放电，电极必须是可导电的。如果其中一端或两端电极都不可导电，如当辉光放电用于绝缘材料的光谱化学分析或介质薄膜的沉积，此时电极表面附着绝缘材料，电极因正负电荷的积累而充电，辉光放电熄灭。为了解 决这个问题，可以在电极间加交流电压，这样，每个电极都可以充当阳极和阴极，在电压正半周期时积累的部分电荷将会在电压负半周期时被抵消。 通常，电压频率为射频范围（1kHz-310kHz ，常见频率为13.56MHz ）。严格的说，在其他电压频率时，也会产生电容耦合放电，所以称其为交流放电更合适。另外，频率应该很高，这样半个周期才会比绝缘体充满电的时间短。否则，电极将会相继呈相反极性，引起短暂放电，而不是持续放电。由计算可得，当所加电压频率大于100kHz 时，放电能持续。实际上，很多射频辉光放电过程产生于13.56MHz 。因为该频率是国际通信局规定的，其在传播一定能量的时候不会对通信产生干扰。 此时需要强调，所谓电容耦合，指的是将输入功率耦合为放电一种方式，也就是说，利用两个电极及其鞘层形成一个电容。后面会讲到，射频功率也可以利用其它方法耦合放电。 在典型射频频率下，电子和离子的行为完全不同，这可通过它们不同的质量解释。电子质量小，可以跟得上射频电压产生的时变电场的变化。实际上，电子的固有频率，或所谓的电子等离子体频率为：;02εe e pe m e n w = e pe n f 9000=（Hz ） （1） e n 用3-cm 表示。当电子密度从1010变化到 31310-cm 时，等离子体频率由9×810变化至3× 1010Hz ，比13.56MHz 大很多。如果电压频率小于 离子等离子体频率，离子可以跟得上鞘层内的电 场的变化。由于离子等离子体频率与质量呈反 比，电子可以跟的上典型射频时电场的变化，而 离子只能跟得上随时间均匀变化的电场。 电容耦合射频放电的另一个重要的方面是， 自给偏压现象，也是由电子和离子质量的不同引 起的。当两电极大小不同时，或当射频电源与电 极之间形成耦合电容时，或电极是绝缘的（因为可以把它当作电容），自给偏压也称直流偏压便会形成。当在由电极形成的电容上施加一方波（见图3）时，等离子体电压值将达到所加电压的值。当所加电压刚开始为正时，如图3，电子将加速向电极运动。因此，电容将通过电子电流迅速充电，等离子体电压下降。半个周期后，所加电压极性改变时，等离子体电压改变相同的数值（即施加电压幅值的2倍）。电容此时通过离子电流已充电完成，等离子体电压将下降，但比先前下降的少，因为离子的迁移率较低，导致离子流通量较小。又经过半个周期时，电压极性改变，同样等离子体电压极性也改变。此时，等离子体电压下降更快，因为电容因电子流又充满了电。此过程周而复始，直到电容最终充满足够的阴极电荷，此时电子和离子在一个射频周期内流量相同。最终在射频功率电极间形成一个随时间均匀变化的负直流偏压（图3中的虚线表示）。需要说明的是，该现象也会发生在地极中，但影响很小。图4为一典型的正弦电压，其频率为13.56MHz ，以及其所对应的直流偏压。
等离子体及其技术应用
等离子体及其技术应用 生化系化学教育姓名：蒋敏学号：20101420 摘要：通过介绍等离子体的概念、分类、特性、原理及其在化学工业、材料工业、电子工业、能源方面和机械工业、国防工业、生物医学及环境保护方面的技术应用。 关键词：等离子体、概念、特性、原理、应用 前言：等离子体是宇宙中物质存在的一种状态。物质除固、液、气三态外，还有第四种状态即等离子态。所谓等离子体就是气体在外力作用下发生电离，产生电荷相反、数量相等的电子和正离子以及游离基(电子、离子和游离基之间又可复合成原子和分子)，由于在宏观上呈中性，故称之为等离子体。处于等离于态的各种物质微粒具有较强的化学活性，在一定的条件下可获得较完全的化学反应，物质的各态之间是可以相互转化的。 1. 等离子体 等离子体是由电子、离子等带电粒子以及中性粒子(原子、分子、微料等)组成的, 宏观上呈现准中性, 且具有集体效应的混合气体。所谓准中性是指在等离子体中的正负离子数目基本相等, 系统在宏观上呈现中性, 但在小尺度上则呈现出电磁性, 而集体效应则突出地反映了等离子体与中性气体的区别。 1.1等离子体的含义 由电子、离子和中性粒子三种成分组成。其中电子和离子的电荷总数基本相等，因而作为整体是电中性的。等离子体是由大量带电粒子组成的有宏观空间尺度和时间尺度的体系。 1.2等离子体的产生 对液体加热使之温度升高，可以使它转化为气体。在通常的气体中，物质的最小单元是分子。如果对气体再加热使气体温度升高时，分子会分解成单个原子，这种以原子为基本单元而组成的气体叫做原子气体。使原子气体的温度再升高，原子运动的速度增大。通过相互碰撞使之电离出自由电子和阳离子，当许多原子被电离之后，会形成一个电离过程、电离成的离子与电子复合成中性微粒过程之间的动态平衡，因此
等离子体物理及应用领域
等离子体物理及应用领域 什么是等离子体？ 由大量的带电粒子组成的非束缚态的宏观体系 非束缚性：异类带电粒子之间相互“自由”，等离子体的基本粒子元是正负荷电的粒子（电子、离子），而不是其结合体。 粒子与电磁场的不可分割性：等离子体中粒子的运动与电磁场（外场及粒子产生的自洽场）的运动紧密耦合，不可分割。 集体效应起主导作用：等离子体中相互作用的电磁力是长程的。 等离子体是物质第四态 电离气体是一种常见的等离子体 需要有足够的电离度的电离气体才具有等离子体性质。 “电性”比“中性”更重要 ( 电离度 >10-4 ) 放电是使气体转变成等离子体的一种常见形式 等离子体 电离气体 宇宙中90％物质处于等离子体态 人类的生存伴随着水，水存在的环境是地球文明得以进化、发展的的热力学环境，这种环境远离等离子体物态普遍存在的状态。因而，天然等离子
体就只能存在于远离人群的地方，以闪电、极光的形式为人们所敬畏、所赞叹。 由地球表面向外，等离子体是几乎所有可见物质的存在形式，大气外侧的电离层、日地空间的太阳风、太阳日冕、太阳内部、星际空间、星云及星团，毫无例外的都是等离子体。 地球上，人造的等离子体也越来越多地出现在我们的周围。 日常生活中：日光灯、电弧、等离子体显示屏、臭氧发生器 典型的工业应用：等离子体刻蚀、镀膜、表面改性、喷涂、烧结、冶炼、加热、有害物处理 高技术应用：托卡马克、惯性约束聚变、氢弹、高功率微波器件、离子源、强流束、飞行器鞘套与尾迹 等离子体参数空间 密度(cm -3) 温度 (度) 太阳核心 磁约束 聚 变 霓虹灯 北极光 火 闪电 日冕 氢 星际空间 荧光 气体 液 体 固 体 惯性聚变 星 太阳风
低温等离子体的应用领域
低温等离子体的应用领域 低温等离子体物理与技术经历了一个由60年代初的空间等离子体研究向80年代和90年代以材料为导向研究领域的大转变，高速发展的微电子科学、环境科学、能源与材料科学等，为低温等离子体科学发展带来了新的机遇和挑战。 现在,低温等离子体物理与应用已经是一个具有全球影响的重要的科学与工程，对高科技经济的发展及传统工业的改造有着巨大的影响。例如，1995年全球微电子工业的销售额达1400亿美元，而三分之一微电子器件设备采用等离子体技术。塑料包装材料百分之九十都要经过低温等离子体的表面处理和改性。科学家预测：二十一世纪低温等离子体科学与技术将会产生突破。据估计，低温等离子体技术在半导体工业、聚合物薄膜、材料防腐蚀、等离子体电子学、等离子体合成、等离子体冶金、等离子体煤化工、等离子体三废处理等领域的潜在市场每年将达一千几百亿美元。 等离子体辅助加工被用来制造特种优良性能的新材料、研制新的化学物质和化学过程，加工、改造和精制材料及其表面，具有极其广泛的工业应用--从薄膜沉积、等离子体聚合、微电路制造到焊接、工具硬化、超微粉的合成、等离子体喷涂、等离子体冶金、等离子体化工、微波源。等离子体辅助加工已开辟的和潜在的应用领域包括： ●半导体集成电路及其它微电子设备的制造 ●工具、模具及工程金属的硬化 ●药品的生物相溶性包装材料的制备 ●表面防蚀及其它薄层的沉积 ●特殊陶瓷（包括超导材料） ●新的化学物质及材料的制造 ●金属的提炼 ●聚合物薄膜的印刷和制备 ●有害废物的处理 ●焊接 ●磁记录材料和光学波导材料 ●精细加工 ●照明及显示 ●电子电路及等离子体二极管开关 ●等离子体化工(氢等离子体裂解煤制乙炔、等离子体煤气化、等离子体裂解重烃、等离子体制炭黑、等离子体制电石等) 对上述某些部分领域的目前潜在市场估计： ●半导体工业约为260亿美元 ●等离子体电子学约为400亿美元 ●工具及模具硬化约为20亿美元 ●作记录和医用聚合物薄膜领域约为几十亿美元的市场 对一些新的有活力的市场估计： ●金属腐蚀防护约为500亿美元 ●优质陶瓷约为50亿美元 ●在废物处理、金属提练、包装材料及制药业中的应用约为几十亿美元市场。 低温等离子体物理与应用是一个具有全球性影响的重要的科学与工程，对全世界的高科技工业发展及许多传统工业的改造都有着直接的影响，二十一世纪初等离子体辅助加工会产生重要的突破，而这些突破对高科技产业的保护及提高其在市场中的地位将是极为重要的，例如
等离子体加工技术
等离子体加工技术 摘要 随着科学技术的不断发展，工业需求的不断提高，各种高新设备应运而生，然而要加工这些设备就要使用更先进的加工技术。而等离子体加工技术就是一种不断发展的新型加工技术。本文简要介绍了工业用等离子体的分类及等离子体加工技术涉及的科学工程问题。围绕材料添加与去除加工，讨论了等离子体喷涂、增强沉积、离子去除等若干典型加工工艺的技术发展和应用情况，并对一些工艺中出现的现象以及某待深入研究的潜在科学问题进行了举例说明。 关键词：等离些有子体；加工；等离子体喷涂；等离子体聚合 Abstract With the continuous development of science and technology,increasing industrial demand,a variety of high-tech equipment came into being,however, to the processing of these devices is necessary to use more advanced processing technology.The plasma processing technology is a continuous development of new processing technology.This article briefly describes the classification of industrial plasma and plasma processing technology involved in scientific engineering problems.Adding and removing surrounding material processing,Discusses the plasma spraying, enhanced deposition, ion removal, etc. Several typical processing technology development and application,And some of the processes the phenomenon appears to be in-depth study as well as some of the potential scientific issues illustrate. Key words: Plasma；Machining；Plasma spraying；Plasma polymerization 引言 随着科学与工程技术的迅速发展，对新材料、新结构、新工艺的要求日益迫切。人们不仅要对材料的表面性能进行改进，而且还要了解元素（原子）的相互作用，新相的形成，亚稳态、非晶态的形成等机制；对一些结构器件的要求已达到了μm、nm 量级。在实现这些要求的过程中，作为特种加工手段之一的等离子体加工工艺的应用越来越广泛，实际上，等离子体之所以成为现代制造技术的重要手段之一，是由其能量状态决定的。物体由固体到等离子体态的转化过程中，都伴随有足够能量的输入。所以作为一种物质形态的等离子体具有最高的能量状态，为现代材料加工提供了巨大潜力。
等离子体的工业化应用
等离子体的工业化应用 1．LSI制造工艺中的等离子体刻蚀法 LSI制造中的基本工序：首先，准备好单晶硅棒的切片作为基板（直径20－30cm），然后在基板上根据用途形成金属（用于布线的Al等）或电介质（用于层间绝缘或形成栅极的SiO2等）等材料的薄膜。下一步，从在旋转器上回旋的基板上方滴下光刻胶（也称为光致抗蚀剂），形成感光膜，其成分是碳水化合物的聚合膜（CnHm）。接下来，把预先用计算机制作好的巨大的图纸（电路）缩小，制成掩膜版（负片）。然后让紫外线照射掩膜版进行曝光，再把感光部分用专用的显影液冲洗，这样就完成了电路的转印。这几个步骤合起来叫做光刻工艺。剩下来的这种图案，是通过感光形成的而且在下一步的工序中起遮挡作用，所以被称为光致抗蚀剂。下一步，在高活性的等离子体氛围中，对没有覆盖光刻胶的薄膜进行刻蚀，然后用氧等离子体除掉抗蚀剂，这样我们就得到了作为最终电路模式之一的薄膜形式。 2．非晶硅薄膜的等离子体CVD制备法 化学气相沉积（CVD）是在基板上提供工作气体，通过气相中或基板表面所发生的化学反应而沉积成膜的方法。等离子体CVD是在常温容器中产生放电、通过电子碰撞使气体分解来生成活性种，所以基本上是低温工艺。其节能、低成本的优点被最大限度地应用于采用大面积(可达1m2)薄膜的巨型电子设备，如太阳能电池、液晶显示的薄膜晶体管的制作工艺中。液晶显示板的工作原理是使用等离子体CVD和刻蚀工艺制作的TFT（薄膜晶体管），控制加在每个象素点所在的液晶层上的电压，使背光源的白色光通过偏光板、滤色片而分解成红绿蓝3原色光。面积为730×920mm的显示板的批量生产从2000年开始，一张板上TFT的总数可达到300万个。另一方面，太阳能电池以其环保优势而有望成为一种绿色能源，目前人们正在继续致力于采用等离子体CVD的大面积硅薄膜制备的高速化、高品质化以及低成本化。太阳能电池和用于液晶的TFT所必须的大面积硅薄膜可以通过等离子体CVD在玻璃基板上直接制成。
低温等离子原理与应用
低温等离子体技术在环境工程中的应用： 低温等离子体技术在废气处理中的应用随着工业经济的发展，石油、制药、油漆、印刷和涂料等行业产生的挥发性有机废气也日渐增多，这些废气不仅会在大气中停留较长的时间，还会扩散和漂移到较远的地方，给环境带来严重的污染，这些废气吸入***，直接对***的健康产生极大的危害；另外工业烟气的无控制排放使全球性的大气环境日益恶化，酸雨(主要来源于工业排放的硫氧化物和氮氧化物) 的危害引起了各国的重视。由于大气受污染而酸化，导致了生态环境的破坏，重大灾难频繁发生，给人类造成了巨大损失。因此选择一种经济、可行性强的处理方法势在必行。 降解挥发性有机污染物(VOCs)传统的处理方法如吸收、吸附、冷凝和燃烧等，对于低浓度的VOCs很难实现，而光催化降解VOCs又存在催化剂容易失活的问题，利用低温等离子体处理VOCs可以不受上述条件的限制，具有潜在的优势。但由于等离子体是一门包含放电物理学、放电化学、化学反应工程学及真空技术等基础学科之上的交叉学科。因此, 目前能成熟的掌握该技术的单位非常的少。大部分宣传采用低温等离子技术处理废气的宣传都不是真正意义上的低温等离子废气处理技术。 是否是低温等离子体处理技术的简单判断方法： 现在，各传媒上宣传低温等离子废气处理的产品和技术很多，可这些产品的宣传大部分都是在炒低温等离子体概念。如何判断是否是真正意义上的低温等离子体技术？可以用下面两个简单的规则来判断，即使你不懂低温等离子体技术也能判断出是真是假。 (1) 在废气处理的通道上必须充满了低温等离子体。这条规则判断很简单，只要用眼睛观察一下处理通道是否充满紫蓝色的放电就可以直观的了解是否是低温等离子体了（需要注意的是不要将各种颜色的灯光当作电离子体放电）。如果在废气处理的通道上只零星的分布若干的放电点或线，则处理的效果是非常有限的，因为，大部分的(VOCs)气体没有进过低温等离子体处理区域。 (2) 低温等离子体处理系统必须要有一定的放电处理功率。通常需