Плазменное послесвечение
Плазменное послесвечение (также послесвечение ) — это излучение, испускаемое плазмой после удаления источника ионизации. [ 1 ] Внешние электромагнитные поля , поддерживающие свечение плазмы, отсутствуют или недостаточны для поддержания разряда в послесвечении. Плазменное послесвечение может быть как временным, обусловленным прерывистым (импульсным) источником плазмы, так и пространственным, обусловленным удаленным источником плазмы. В послесвечении генерируемые плазмой частицы гаснут и участвуют во вторичных химических реакциях, которые имеют тенденцию образовывать стабильные частицы. В зависимости от состава газа сверхупругие столкновения могут продолжать некоторое время поддерживать плазму в послесвечении, высвобождая энергию, запасенную в ровибронных степенях свободы атомов и молекул плазмы. плазмы Химия в послесвечении, особенно в молекулярных газах, существенно отличается от свечения плазмы. Послесвечение плазмы по-прежнему остается плазмой и поэтому сохраняет большинство свойств плазмы.
История
[ редактировать ]Первые опубликованные фотографии послесвечения плазмы были сделаны в 1953 году. [ 2 ]
Гелиевое послесвечение, одна из наиболее часто используемых форм послесвечения, было впервые описано в 1963 году Артуром Л. Шмельтекопфом-младшим и HP Бройда. [ 3 ]
Первые исследования ионизации послесвечения начались в начале 1960-х годов с целью понять химию атмосферных ионов. В то время исследования стационарного послесвечения уже проводились, однако этот подход был ограничен из-за отсутствия универсальности и последовательности, поскольку исследования, проведенные до 1964 года, показали, что общие атмосферные реакции имеют резко различающиеся скорости реакции в разных исследованиях. Затем «текущее послесвечение» было использовано для более точного описания констант скорости обычных атмосферных реакций.
Удаленная плазма
[ редактировать ]
Удаленная плазма — это плазма, пространственно отделенная от внешних электромагнитных полей, инициирующих разряд. Послесвечение представляет собой удаленную плазму, если плазма направляется в сторону от исходного источника плазмы.
Преимущество удаленной плазмы перед временной плазмой заключается в том, что удаленная плазма может использоваться в качестве непрерывного источника плазмы и, таким образом, имеет больше применений 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 их разборки.
Временная плазма
[ редактировать ]Временная плазма — это послесвечение источника плазмы, ограниченное во времени. Удаление источника возбуждения позволяет послесвечению кратковременно присутствовать в том же пространстве, в котором возбуждалась исходная плазма.
Преимущество временной плазмы перед удаленной плазмой заключается в том, что ее можно содержать в закрытой системе, что упрощает контроль температуры и давления.
Временная плазма часто используется для воспроизведения ионных реакций в атмосферных условиях в контролируемой среде.
Приложения
[ редактировать ]Текущее послесвечение
[ редактировать ]Проточное послесвечение — это источник ионов , который используется для создания ионов в потоке инертного газа, обычно гелия или аргона . [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] Источники проточных ионов послесвечения обычно представляют собой диэлектрический разряд, через который проходят газы, которые возбуждаются и таким образом превращаются в плазму. Проточные источники ионов послесвечения могут быть соединены с расходомерной трубкой выбранных ионов для отбора ионов-реагентов. [ 7 ] Когда этот источник ионов сочетается с масс-спектрометрией, его называют масс-спектрометрией с проточным послесвечением.
Масс-спектрометрия с проточным послесвечением использует проточное послесвечение для создания кластерных ионов протонированной воды в газе-носителе гелии или аргоне в расходомерной трубке, которые реагируют с молекулами образца, которые измеряются масс-спектрометром ниже по потоку. [ 8 ] Эти системы можно использовать для анализа газовых примесей. Это работает за счет того, что источник начальной ионизации пространственно отделен от целевого аналита и направляется послесвечение начальной ионизации в сторону аналита. Аналиты добавляются в дальнейшем для создания ионных продуктов. Ионы Обнаружение ионов обычно осуществляется с помощью масс-спектрометра или оптической спектроскопии . [ 9 ]
Стационарное послесвечение
[ редактировать ]Стационарное послесвечение (СА) — метод исследования удаленной плазмы, состоящей из газовой смеси внутри колбы, подвергающейся ионизирующему импульсу. После указанного ионизирующего импульса измеряют ионный состав смеси как функцию времени на стенке содержащей колбы. [ 5 ] Стационарные методы послесвечения часто используются для изучения атмосферных реакций, поскольку они имитируют атмосферные условия в контролируемой среде.
Очистка и стерилизация
[ редактировать ]Плазменное послесвечение зарекомендовало себя как эффективное средство очистки и стерилизации трудно разбираемого оборудования и стеклянной посуды. [ 10 ] [ 11 ] При плазменной очистке используются удаленные источники плазмы для создания послесвечения, которое подается в очищаемую систему, а затем ионы послесвечения вступают в реакцию с загрязнениями. Когда в качестве газа-носителя используется кислород, ионизированные формы кислорода реагируют с более тяжелыми органическими соединениями с образованием H 2 O, CO 2 и CO. Эти продукты затем легко выводятся из системы, эффективно удаляя из системы органические загрязнения. [ 12 ] Это обеспечивает то преимущество, что не нужно разбирать системы и, таким образом, экономит время на разборку, а в вакуумных системах экономится время на изменение давления в системе.
Этот метод плазменной очистки особенно эффективен для методов химического осаждения из паровой фазы , где чистота является ключевым фактором производительности. [ 13 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Плазменный словарь» . Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. Архивировано из оригинала 17 августа 2014 г. Проверено 12 августа 2014 г.
- ^ Грюн, А.Е.; Шоппер, Э; Шумахер, Б (1 декабря 1953 г.). «Электронные тени и изображения послесвечения газовых струй при низких плотностях» . Журнал прикладной физики . 24 (12): 1527–1528. Бибкод : 1953JAP....24.1527G . дои : 10.1063/1.1721218 . ISSN 0021-8979 .
- ^ Шмельтекопф, Артур Л; Бройда, HP (1 сентября 1963 г.). «Кратковременное видимое послесвечение в гелии». Журнал химической физики . 39 (5): 1261–1268. Бибкод : 1963ЖЧФ..39.1261С . дои : 10.1063/1.1734425 . ISSN 0021-9606 .
- ^ Фергюсон, Э.Э.; Фесенфельд, ФК; Шмельтекопф, Ал. (1969). Измерение скоростей ионно-молекулярных реакций в послесвечении разряда . Достижения химии. Том. 80. С. 83–91. дои : 10.1021/ba-1969-0080.ch006 . ISBN 978-0-8412-0081-4 . ISSN 0065-2393 .
- ^ Jump up to: а б Фергюсон, Элдон Э. (1992). «Личная история раннего развития метода проточного послесвечения для исследования ионно-молекулярных реакций» . Журнал Американского общества масс-спектрометрии (представлена рукопись). 3 (5): 479–486. дои : 10.1016/1044-0305(92)85024-E . ISSN 1044-0305 . ПМИД 24234490 .
- ^ Бирбаум, Вероника М. (2014). «Плывите по течению: пятьдесят лет инноваций и ионной химии с использованием плавного послесвечения». Международный журнал масс-спектрометрии . 377 : 456–466. Бибкод : 2015IJMSp.377..456B . дои : 10.1016/j.ijms.2014.07.021 . ISSN 1387-3806 .
- ^ Сквайрс, Роберт Р. (1992). «Достижения в области проточного послесвечения и методов проточной трубки с выбранными ионами». Международный журнал масс-спектрометрии и ионных процессов . 118–119: 503–518. Бибкод : 1992IJMSI.118..503S . дои : 10.1016/0168-1176(92)85074-А . ISSN 0168-1176 .
- ^ Смит, Дэвид; Шпанел, Патрик (2005). «Масс-спектрометрия с проточной трубкой выбранных ионов (SIFT-MS) для оперативного анализа газовых примесей». Обзоры масс-спектрометрии . 24 (5): 661–700. Бибкод : 2005MSRv...24..661S . дои : 10.1002/mas.20033 . ISSN 0277-7037 . ПМИД 15495143 .
- ^ Джонсен, Р.; Скшипковский, М.; Гугуси, Т.; Розати, Р.; Голде, МФ (2003). «Оптическая спектроскопия рекомбинирующих ионов в текущей плазме послесвечения». Диссоциативная рекомбинация молекулярных ионов с электронами . стр. 25–35. дои : 10.1007/978-1-4615-0083-4_3 . ISBN 978-1-4613-4915-0 .
- ^ Шунько, Е.В.; Белкин, В.С (01.06.2012). «Обработка поверхностей атомарным кислородом, возбужденным в диэлектрическом барьерном разряде плазмой O2, смешанной с N2» . Достижения АИП . 2 (2): 022157. Бибкод : 2012AIPA....2b2157S . дои : 10.1063/1.4732120 .
- ^ Мойсан, М; Барбо, Дж; Моро, С; Пеллетье, Дж; Табризиан, М; Яхия, Л'Х (11 сентября 2001 г.). «Низкотемпературная стерилизация с использованием газовой плазмы: обзор экспериментов и анализ механизмов инактивации». Международный фармацевтический журнал . 226 (1–2): 1–21. дои : 10.1016/S0378-5173(01)00752-9 . ПМИД 11532565 .
- ^ А. Пицци; КЛ Миттал (2003). Справочник по клеевой технологии, переработанный и расширенный (2, иллюстрированный, переработанный изд.). ЦРК Пресс. п. 1036. ISBN 978-0824709860 .
- ^ «Достижения в области удаленных источников плазмы для очистки систем CVD диаметром 300 мм и плоских панелей» . Исследовательские ворота . Проверено 21 апреля 2017 г.