Ինդուկտիվ կապակցված պլազմա

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Jump to navigation Jump to search

Ինդուկտիվ կապակցված պլազման (անգլ. inductively coupled plasma (ICP)) պարպված խցի ներսում ձևավորված պլազմա է, այրիչ կամ այլ պլազմային ռեակտոր, որը ստեղծված է բարձր հաճախականությամբ փոփոխական մագնիսական դաշտով։ Ինդուկտիվ կապակցված պլազման (ICP) գազային պարպման տեսակ է, որն առաջանում է փոփոխական մագնիսական դաշտով՝ ինդուկտիվ կոճի (ինդուկտոր) օգնությամբ։

ICP-ն ունի նաև այլ անվանումներ՝ ինդուկցիոն պլազմա կամ ինդուկցիոն պարպում։ ICP-ն այրվում և պահպանվում է պլազմայի էլեկտրական հոսանքի ազատ էլեկտրոնների (և իոնների) ցիկլային ինդուկցիոն սրընթաց շարժման հաշվին։ ICP ստեղծելու համար սովորաբար օգտագործում են 1-100 ՄՀց հաճախականությամբ փոփոխական մագնիսական դաշտ։ ICP-ն առաջին անգամ ուսումնասիրել է Հիթթոֆը՝ 1884 թ, երբ սոլենոիդի միջով բարձր հաճախականությամբ հոսանք բաց թողնելու ժամանակ պարպված խցում հայտնաբերել է մնացորդային գազի առկայծումներ, որոնք ընդգրկում էին պարպված ծավալը։

Ի տարբերություն տարողունակ պարպմանը, որն առաջանում և պահպանվում է էլեկտրական (հաստատուն կամ փոփոխական) դաշտի հաշվին՝ ICP-ն առաջանում է մագնիսական դաշտի միջոցով։ Հավասար պայմաններում համեմատելու դեպքում ICP-ն բնութագրվում է ավելի բարձր խտությամբ, քան տարողունակ պարպումը։ ICP-ն մթնոլորտային ճնշման դեպքում բաց այրիչի տեսքով օգտագործվում է անալիտիկ քիմիայում սպեկտրոսկոպիկ (լուսապատկերադիտակային) մեթոդներով իրերի և նյութերի կազմությունը որոշելու համար։ ICP-ն ցածր ճնշման դեպքում (հաճախ ագրեսիվ գազերի առկայությամբ) կիսահաղորդչային միկրոէլեկտրոնիկայի արտադրությունում փակ ռեակտորներում օգտագործվում է պլազմային դուրս մղման համար։ Այրիչում անալիտիկ ICP-ն սովորաբար հանդես է գալիս որպես լուծված նյութ՝ փոշիացրած աերոզոլի տեսքով և պլազմային այրիչ է մտնում արգոնի հոսքի հետ միասին։ Աերոզոլի կաթիլները ընկնելով արգոնային այրիչի պլազմայի մեջ՝ ակնթարթորեն ցնդում են և տարալուծվում՝ առաջացնելով ատոմներ և իոններ։ Անհրաժեշտ նյութը պլազմա ներմուծելու երկրորդ եղանակը հետևյալն է՝ տվյալ նյութը քիմիական եղանակով վերածել գազի մոլեկուլների։ Երրորդ եղանակ՝ հզոր լազերային ճառագայթի միջոցով ստեղծել <չոր> աերոզոլ, որն այրում է նրա տակ դրված նյութի խառնարանը՝ նրա մի փոքր մասը վերածելով մանրատարալուծված աերոզոլային վիճակի՝ այսպես կոչված լազերային աբլյացիայի։ Պլազմայում ատոմներ և իոններ ստեղծելու համար օգտագործվում է ալեհավաքային եղանակը (էմիսիոնային լուսապատկերաչափություն)։

Կիսահաղորդչային արտադրանք ստանալու համար ICP ռեակտորներում պլազմային դուրս մղումը սովորաբար տեղի է ունենում 0,1-10 Պա ճնշման տակ։ Միևնույն ժամանակ իզոտրոպային շերտի հեռացման կամ ռեակտորի ներքին մակերեսի մաքրման համար հաճախ պահանջվում է ճնշման բարձրացում մինչև 1000 Պա, որը էականորեն ցածր է մթնոլորտային ճնշումից (100կՊա= 1000 հեկտա Պա)։ Բացի պլազմային դուրս մղումից միկրոէլեկտրոնիկայի արտադրության մեջ օգտագործվում են տարբեր տեխնոլոգիական պրոցեսներ, օրինակ՝ իոնային իմպլանտացիա, շերտի պլազմաքիմիական աճեցում, շերտի հեռացում փոշիացման եղանակով, մակերեսի պլազմային մաքրում և այլ պրոցեսներ։ Օգտագործվում են նաև տարբեր գազային խառնուրդներ և ռեակտորների տարբեր տեսակներ։

Ինդուկտիվ կապակցված պլազմայի (ICP) առավելություններն են՝

  • Անալիտիկ ICP-ն բնութագրվում է էլեկտրոնների բարձր կարգով, ինչպես նաև բարձր ջերմաստիճանով (ավելի քան 6000 Կ), որը գործնականորեն թույլ է տալիս ամբողջությամբ ատոմականացնել ցանկացած տարալուծվող նյութ։
  • Պլազմային դուրս մղման ժամանակ ICP-ի էլեկտրոնների և իոնների բարձր խտությունը հանդիսանում է նրա գլխավոր առավելություններից մեկը, քանի որ ապահովում է մեծ արագություն և դուրս մղման բարձր որակ։
  • Ինդուկցիոն կոճը սովորաբար գտնվում է այրման խցից դուրս և չի շփվում պլազմայի հետ, չի քայքայվում պլազմայի ագրեսիվ բաղադրամասերից և չի աղտոտվում այրումից առաջացած նյութերով։ Այլ կերպ ասած գազային պարպման այս տեսակը հանդիսանում է ոչ էլեկտրոդային։