
【化】 plasma source
【化】 plasma
fountainhead; source
【醫】 source
等離子體源(Plasma Source)指産生并維持等離子體穩定狀态的裝置或系統,其核心功能是将中性氣體電離為帶電粒子(電子、離子)與中性粒子共存的物質狀态。根據《牛津物理學術詞典》定義,等離子體屬于物質的第四态,其能量來源通常包括射頻電場、微波或直流放電等外部激發方式。
在工業應用中,等離子體源的工作原理基于氣體電離的物理過程。例如,電感耦合等離子體(ICP)通過高頻線圈産生交變電磁場,使氣體分子碰撞電離;而電子回旋共振(ECR)源則利用微波與磁場的協同作用,實現高密度等離子體生成。這類技術已廣泛應用于半導體蝕刻(參考《IEEE等離子體工程學報》2023年技術白皮書)、材料表面改性(見美國物理聯合會《應用物理綜述》)及核聚變研究(ITER項目公開技術文檔)等領域。
目前主流的等離子體源分類包含:
美國國家标準與技術研究院(NIST)2024年發布的等離子體計量标準中強調,等離子體源的性能指标需包含電子密度($n_e$)、電子溫度($T_e$)和電離度($alpha$)三個核心參數,其關系可表示為: $$ alpha = frac{n_i}{n_n + n_i} $$ 其中$n_i$為離子密度,$n_n$為中性粒子密度。
等離子體源是用于産生并控制等離子體的裝置,其核心功能是通過電離氣體形成帶電粒子與中性粒子的混合态物質(即等離子體),并應用于工業、科研等領域。以下是其關鍵特點及分類:
等離子體源通過施加電場、磁場或兩者結合的方式,将氣體(如Ar、N₂等)電離,形成包含離子、電子和中性粒子的等離子體。其工作原理涉及電離過程、電磁場約束及能量傳遞。
螺旋高密度等離子體源
利用螺旋線圈産生軸向磁場,約束帶電粒子運動,形成高密度、高溫等離子體,適用于核聚變研究及材料處理。
線形等離子體源
采用一維線性放電結構,通過調節氣體流量、功率和磁場強度實現均勻分布,適合大面積薄膜沉積或表面處理。
遠程等離子體源
等離子體在獨立區域生成後傳輸至處理表面,避免直接接觸導緻的污染或熱損傷,廣泛應用于半導體制造。
磁控等離子體源
通過電極附近的磁場優化等離子體分布,提升蝕刻均勻性和深度,常見于微電子加工。
等離子體作為物質的第四态,具有電中性、高導電性和電磁敏感性,其行為受電磁場主導,適合工業級能量傳遞與反應。
如需更詳細的技術參數或具體應用案例,可參考專利文件(如)或行業報告(如)。
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