射頻等離子體(RF等離子體)是在氣流中通過外部施加的射頻場形成的。當氣體中的原子被電離時(即電子在高能條件下與原子核分離時),就會產生等離子體。這種電離過程可以通過各種方法實現,包括熱、電和電磁。
等離子的基本屬性
從物理學角度來看,“等離子體”的定義是:
一種由離子、電子和中性粒子組成的電中性、高度電離的氣體。它是物質的一種狀態,被認為不同于固體、液體和普通氣體。
一種物質狀態,其中部分或全部電子已從其母原子中分離出來。帶負電的電子和帶正電的離子獨立移動。等離子體通常與極高的溫度有關。
例如,太陽的大部分是由等離子體構成的。
等離子體是一種低密度氣體,由電子,正離子和中性粒子組成,整體表現為電中性,被認為是物質的第四種狀態。嚴格地說,太空中的幾乎所有氣體都可以稱為“等離子體”,盡管當溫度低于約726.85℃時,只有一小部分原子被電離。太空中非常低的密度使電子可以不受太大阻礙地傳播,因此太空幾乎是一個完美的電導體。雖然電荷可以自由移動,但平均而言,即使是在很小的體積內(比如一百萬公里),宇宙等離子體也總是中性的。太空中的等離子體被磁場滲透。
等離子體如何發生
激發頻率為40kHz的等離子體為超聲等離子體:物理反應;
激發頻率為13.56MHz的等離子體為射頻等離子體:物理反應+化學反應;
激發頻率為2.45GHz的等離子體為微波等離子體:化學反應。
RF(射頻)功率廣泛用于等離子體生成,特別是在半導體制造、表面處理和等離子體蝕刻等應用中。以下是 RF 功率如何產生等離子體的簡單說明:
RF 發生器:該過程從 RF 發生器開始,它產生高頻交流 (AC) 功率。
電極:該 RF 功率提供給真空室內的電極。這些電極的配置可能有所不同,但通常一個電極通電(連接到 RF 發生器),另一個接地。
電場:RF 功率的應用會在電極之間產生振蕩電場。隨著電壓的增加,電場的強度也會增加。
電離:在室內存在氣體(如氬氣、氧氣或氮氣)的情況下,強電場會使氣體分子電離。氣體原子中的電子獲得足夠的能量以逃離其原子軌道,從而產生離子和自由電子。
碰撞和激發:自由電子從電場獲得動能并快速穿過氣體。這些電子與其他氣體原子發生碰撞,進一步電離它們,并在鏈式反應中產生更多的自由電子和離子。這個過程被稱為碰撞電離。
等離子體形成:隨著這個過程的繼續,離子和電子的密度增加,導致等離子體的形成——一組帶電粒子,它們總體上是電中性的,但反應性很強。
維持等離子體:必須持續供應射頻功率以維持電場、維持電離過程并保持等離子體狀態穩定??梢哉{整射頻信號的頻率和功率水平來控制等離子體的特性。
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原文標題:射頻等離子體(RF等離子體)
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