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氧等離子體


等離子體就是原子電離后形成的正負電荷相等，但處于分離的狀態(tài)。它既不是固體，也不是液體，更不是氣體，是物質(zhì)的第四種狀態(tài)。宇宙中大部分物質(zhì)是等離子體，例如太陽就是一個高溫等離子體的球。在日常生活中，火焰就是最常見的等離子體，閃電和日光燈管也是等離子體。

在氧等離子處理中，最重要的作用組分無疑是氧氣。氧氣廣泛存在于空氣中，在等離子處理過程中很難完全排除其影響。同時，在某些需要氧等離子體處理的條件中，還會額外通入氧氣，控制放電空間的活性粒子組分。

由于氧分子與氧原子的電負性都很強，在反應區(qū)域含有氧氣時，除了對材料表面產(chǎn)生特定的處理效果外，還會對放電區(qū)域的放電特性產(chǎn)生影響。在氧等離子體中，氧氣首先發(fā)生解離，基態(tài)的氧氣分子由于電子碰撞受到激發(fā)，反應過程如下：
O2（X3∑u-）+e→O2（A3∑u+）+e
O2（A3∑u+）+e→O（3P）+O（2P）+e
O2（X3∑u-）+e→O2（B3∑u-）+e
O2（B3∑u-）+e→O（3P）+O（1D）+e

在發(fā)生解離之后，再次與電子發(fā)生碰撞會產(chǎn)生氧負離子，同時也會結(jié)合產(chǎn)生臭氧：
O2+e→O2-
O2+e→O+O-
O2（A3∑u+）+O2→O+O3
O2++O2-→O+O3

氧等離子體處理能夠氧化所處理材料的表面，與所處理材料表面部分結(jié)構發(fā)生反應生成揮發(fā)性物質(zhì)，隨氣流帶離反應區(qū)域，這種灰化反應對一些特定的材料。例如通過氧氣清潔物體表面的有機物，產(chǎn)生氧化反應，氧等離子體和污染物產(chǎn)生二氧化碳、氧化碳和水。

氧等離子體成份對表面的刻蝕作用也常被認為是反應中造成材料表面形貌變化的原因之一。

一般使用高頻電場產(chǎn)生的氧等離子體含有正、負離子電子和中性粒子，同時伴隨著各種粒子的形成與中和，產(chǎn)生發(fā)光躍遷并向外輻射光子，表一列出了高頻激發(fā)的氧等離了體各組分電離成分密度。
高頻氧等離子體電離各組份密度
活性基團 粒子種類 密度
離子 O+ 7*1011
O2+ 5*1013
O- 5*1013
O2- 5*1012
電子 e 1011
中性粒子 O（3P） ~1015
O2（1△g） ~1015

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