氩-碳-硅等离子体热力学性质和输运系数计算

计算了广温度范围(300—30000 K)和广压力范围(0.1—10 atm, 1 atm=101.325 k Pa)下,不同混合物比例、碳和硅蒸气浓度的局域热力学平衡(LTE)和化学平衡(LCE)的氩-碳-硅等离子体组分、热力学性质和输运系数.等离子体气相平衡组分使用质量作用定律计算,同时凝聚相组分采用相平衡的方法计算.输运系数的计算包括黏度、电导率和热导率,使用拓展到高阶近似的Chapman-Enskog方法.采用文献中较新的数据得到了较为准确的碰撞积分,导出了Ar-C-Si等离子体的输运系数.结果表明,在相变温度以下,凝聚态物种的引入导致Ar-C-Si等离子体的热力学性质、输运系数与纯Ar等离子体接近,在相变温度点则会产生不连续点.压力、碳/硅蒸气浓度和比例对等离子体热力学性质和输运系数具有较大影响.最终计算值与文献数据对比符合良好,有望为氩-碳-硅等离子体传热流动数值模拟提供基础数据.     

氩-氮混合气电感耦合等离子体在元素和同位素分析中的应用进展

在传统Ar等离子体中引入其他活性气体(如氮气等)已经成为拓展其分析性能的一种重要手段。本文较系统的阐述了Ar-N₂混合气体电感耦合等离子体的基本物理化学性质,从N₂气引入引起传统Ar-ICP基本物理化学参数变化的层面出发探讨了Ar-N₂混合气等离子体特殊性质产生的机制,回顾了Ar-N₂混合气电感耦合等离子体在质谱分析中近40年的应用成果,并且展望了该技术在未来元素和同位素分析领域的应用前景。     

等离子体在均匀强磁场中的横向输运系数

本文利用Kubo型线性输运系数公式和Landau表象计算了等离子体在强磁场中的扩散系数、热导率和粘滞系数。和以往解Boltzmann方程的方法相比,本文所用方法有如下优点:在处理强磁场、多体长程相互作用体系时没有原则上的困难;物理图象简单、清晰;在准确到相互作用的二次项时,不用解输运方程就能得到上述的横向输运系数的解析表达式。本文结果和用Chapman-Enskog法解线性Boltzlmann方程时得到的数值结果基本相符而略有不同,在对离子电荷数Z的依赖关系上则有较明显的不同。     

等离子体刻蚀建模中的电子碰撞截面数据

半导体芯片是信息时代的基石,诸如大数据、机器学习、人工智能等新兴技术领域的快速发展离不开源自芯片层面的算力支撑.在越来越高的算力需求驱动下,芯片工艺不断追求更高的集成度与更小的器件体积.作为芯片制造工序的关键环节,刻蚀工艺因此面临巨大的挑战.基于低温等离子体处理技术的干法刻蚀工艺是高精细电路图案刻蚀的首选方案,借助等离子体仿真模拟,人们已经能够在很大程度上缩小实验探索的范围,在海量的参数中找到最优工艺条件.电子碰撞截面是等离子体刻蚀模型的关键输入参数,深刻影响着模型预测结果的可靠性.本文主要介绍了低温等离子体建模的基本理论,重点强调电子碰撞截面数据在数值模拟中的重要作用.与此同时,本文概述了获取刻蚀气体截面数据的理论与实验方法.最后总结了刻蚀相关原子分子的电子碰撞截面研究现状,并展望了未来的研究前景.     

高频电感耦合氩等离子体(ICP)空间特性的初步探讨

本文采用热平衡时应遵守的萨哈(Saha)方程,把电子密度η_σ和绝对温度T当做可变参数,计算了ICP放电中10个元素离子-原子线对强度比。发现当T、η_σ达到一定值时,计算值与实验值能较好符合。而T、η_σ值较低时,偏离实验值较大,由此可知ICP放电中,可分为热力学平衡区与非热力学平衡区。并对非热力学平衡区作一些尝试性探讨。     

在负载线圈以上区域中电感耦合氩等离子体的衰变现象

本文提出了计算电感耦合氩等离子体的温度径向分布及电子密度径向分布的理论模型,计算了0—20mm的观察高度范围內的温度径向分布及电子密度径向分布,该模型考虑了热传导,双极扩散、碰撞复合、辐射复合、电离、轴向对流及热涨冷缩过程。理论计算的结果表明,在负載线圈以上的区域内,热传导和双极扩散是衰变现象的重要因素。随着观察高度的增加,温度降低,在高温等离子区域中的压缩加热效应对维持等离子放电起着重要作用。本文也讨论了辐射对流对等离子中心区域温度及电子密度的升高,即对等离子衰变现象所起的重要作用的可能性。     

电感耦合等离子体发射光谱法测定马口铁中的铅

本文提出了用ＩＣＰ－ＡＥＳ法测定马口铁中的痕量铅。试样用ＮａＯＨ－Ｈ２Ｏ２溶解镀层。测得四种样品的含铅量在０．１４～０．３８μｇ／ｃｍ２范围内。方法的回收率为９６．１％～１０３．２％。方法的精密度（ＲＳＤ）为２．６％～３．８％。本法简便迅速，测量结果的准确度、精密度满足分析要求。     

射频电感耦合夹层等离子体中的模式转换

本文利用微波相位法和光谱诊断法, 研究了ICP放电等离子体在圆台状夹层等离子体中E模和H模相互转换的物理现象. E模和H模的之间转换过程是一个瞬间突变的, 转换点的输入功率随真空室压强的变化而变化. H模向E模转换的阈值功率低于E模向H模转换的值, 等离子体参数随输入功率变化曲线类似于铁磁物质中的磁滞回线. Ar II 408.2 nm谱线的强度的变化规律和电子密度随功率变化的规律基本一致. 通过本实验可以获得一种电子密度范围为3.85×10¹¹ cm^-3 < n_e < 4.68× 10¹¹ cm^-3, 外表面积为0.3 m², 厚度为2 cm稳定工作的等离子体源.     

电感耦合等离子体发射光谱法测定汽油中的氯

应用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)建立了定量分析车用汽油中氯的新方法。方法选择航空煤油作为稀释剂,按稀释剂：样品为4∶1(体积比)进行稀释。选取波长134.724 nm为分析谱线,在辅助气中引入0.050 L·min-1氧气,有效的消除积碳,保持等离子体稳定。方法考察了发射功率,雾化气流量,辅助气流量以及氧气流量对氯信背比的影响,确定了ICP-AES的最佳分析条件,通过标准加入法校正基体效应和信号漂移对测量所造成的影响。方法的加标回收率在96.6％～103.9％之间,相对标准偏差(RSD,n=10) 在1.57%～4.49%之间,方法检出限为0.27 mg·L-1。此方法和微库仑法对样品中有机氯的测定结果基本一致,而且,该方法具有不受元素的存在形态限制的优点,测定的结果为总氯(有机氯和无机氯)含量。方法简便,快速,灵敏,拓展了ICP-AES在非金属元素特别是卤素分析方面的应用,可用于车用汽油中氯含量的日常检测,为车用汽油的质量评价提供技术保障。     

双温度氩-氮等离子体热力学和输运性质计算

获得覆盖较宽温度和压力范围内的等离子体热力学和输运性质是开展等离子体传热和流动过程数值模拟的必要条件.本文通过联立Saha方程、道尔顿分压定律以及电荷准中性条件求解等离子体组分;采用理想气体动力学理论计算等离子体热力学性质;基于Chapman-Enskog方法求解等离子体输运性质.利用上述方法计算了压力为0.1, 1.0和10.0 atm (1 atm=101325 Pa),电子温度在300—30000 K范围内,非局域热力学平衡(电子温度不等于重粒子温度)条件下氩-氮等离子体的热力学和输运性质.结果表明压力和非平衡度会影响等离子体中各化学反应过程,从而对氩-氮等离子体的热力学及输运性质有较大的影响.在局域热力学平衡条件下,计算获得的氩-氮等离子体输运性质和文献报道的数据符合良好.     

NON-BOLTZMANN ENERGY LEVEL DISTRIBUTIONS OF ARGON ATOMS IN THE INDUCTIVELY COUPLED ARGON PLASMA

Based on collisional and radiative processes occurring in the inductively coupled plasma, non-Boltzmann energy level distributions of argon atoms are calculated under various conditions, by using ideal gas law and solving rate equations.     

类锂钛离子电子碰撞激发截面和速率系数

在Ｚ标度类氢模型下，用Ｃｏｕｌｏｍｂ－Ｂｏｒｎ交换近似计算了‘水窗’波段类锂钛离子精细结构能级的电子碰撞激发截面和速率系数。为了更好地考虑碰撞过程中电子的关联效应和相对论效应，在计算过程中对有效核电荷的计算作了修改。     

A1Ⅺ共振电离截面和速率系数

利用改进后的屏蔽常数和Ｚ标度类Ｈ模型理论，计算了电子碰撞Ａ１Ⅺ共振电离截面和速率系数，并把我们计算结果与其他理论结果进行了比较。     

高频感应等离子体炬内液体喷雾的运动与蒸发

本文建立了液体喷雾在高频感应等离子体内运动和蒸发的数学模型,在考虑喷雾液滴相互碰撞和喷雾与等离子体相互耦合效应的情况下,模拟了不同喷雾参数下液体喷雾在高频感应等离子内的运动和蒸发.单个液滴的计算结果和文献中的实验结果进行了比较,结果吻合良好.模拟表明,在通常情况下,喷雾液体的碰撞会导致更大尺寸液滴的形成,从而延缓喷雾的完全蒸发.结果还表明,液体喷雾蒸发对等离子体温度场的局部冷却效应明显,因此必须考虑两者的耦合效应.     

单、双电荷离子与原子碰撞中的激发态和发射截面比较

本文给出了单、双电荷离子和He,Ne,Ar,碰撞过程中产生的激发态的实验结果。He^q+,Ar^q+(q=1,2)离子束实验室能量为(70—170)×q keV。光学测量由光学多道分析系统(OMA)完成,波长范围为200—800nm。观察到单、双电荷离子和原子碰撞中各种不同的激发过程,讨论了发射截面和入射离子电荷数、势能亏损的依赖关系。 关键词：     

电子氢原子碰撞电离能量微分截面和总截面的理论计算

利用扭曲波玻恩交换（ＤＷＢＥ）近似方法对电子－氢原子碰撞电离截面进行了计算，计算所得总截面和能量微分截面均与最新的实验结果进行了比较，比较结果显示本计算与实验有较好的符合。还给出了能量微分截面的高斯拟合公式，文中对实验与理论计算存在的一些差距进行了讨论。 关键词：     

AN APPROACH OF ESTIMATING EXCITATION CROSS SECTIONS IN MULTIPHOTON PROCESSES

We suggest a simple approach to roughly estimate the excitation cross sections of various steps in a multiphoton ionization (or dissociation) process by applying the measured dependence of product signal on laser intensity. The validity of this method is demonstrated theoretically by means of the rate equations based upon a two-step kinetic model and can, in principle, be extended to the multiphoton process with steps more than two. Some results of numerical test and experiment are quoted.     

电子碰撞类锂钙离子共振电离截面和速率系数

在库仑－坡恩交换近似及被我们改进了屏蔽常数定义和算法的Ｚ－标度类氢模型下，计算了类锂钙离子被电子碰撞的共振电离截面积速率系数。