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认识等离子体--物质的第四态


什么是等离子体?

最早在1920年代,Langmuir等人首先研究等离子体中的现象,而在1929年Langmuir使用了「等离子体(plasma)」来叙述此一离子化气体的现象。

若对物质施加高温或加速电子、加速离子等能量,中性物质会透过激发、解离、离子化等反应而产生分子(molecules)、原子(atoms)、受激态物质(excited species)、电子(electrons)、正离子(positive ion)、负离子(negative ion)、自由基(free radical)、UV光、可见光等物质,而这些物质混合在一起的状态就称之等离子体。因其不同于固、液、气三态,故等离子体常被称为物质的第四态。
 等离子体亦被称为物质的第四态

因此,等离子体是一团正离子、电子、自由基及中性气体原子所组成会发光的气体团,如日光灯、霓虹灯发亮的状态,就是属于等离子体发亮的状态。

如何产生等离子体?

等离子体的产生主要是靠电子去撞击中性气体原子,使中性气体原子解离而产生等离子体,但中性气体原子的原子核对其外围的电子有一束缚的能量,我们称它为束缚能,而外界的电子能量必须大于此束缚能,才会有能力解离此中性气体原子。但是,此外界的电子往往是能量不足的,没有解离中性气体原子的能力,所以,我们必须用外加能量的方法给电子能量,使电子有能力解离此中性气体原子。


要外加能量给电子,最简单的方法就是用平行电极板加一直流电压,电子在电极中,会被带正电之电极所吸引而加速,在加速的过程中,电子就可以累积能量,当电子的能量达到某一程度时,就有能力来解离中性气体原子。本公司产品主要以感应耦合式等离子体(ICP, Inductively Coupling Plasma)技术为基础,感应耦合式等离子体系一高密度等离子体,等离子体密度可以高达1012 ~ 1013 /cm3,对于产品之等离子体处理具备很高之效益,不过,高密度感应耦合式等离子体之产生取决于电极的设计,因此电极的设计便成了等离子体产生之最重要课题。

等离子体在产业上的应用

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