微波與等離子體ppt課件

1、二、等離子體的概念二、等離子體的概念三、等離子體的分類和獲取三、等離子體的分類和獲取四、四類等離子體反響四、四類等離子體反響一、微波的概念一、微波的概念五、高溫等離子體在無機合成中的運用五、高溫等離子體在無機合成中的運用六、低溫等離子體在無機合成中的運用六、低溫等離子體在無機合成中的運用一、一、 微微 波波1 概念概念 微波與無線電波、紅外線、可見光一樣微波與無線電波、紅外線、可見光一樣都是電磁波，微波是指頻率為都是電磁波，微波是指頻率為300MHz-300KMHz的電磁波，即波長在的電磁波，即波長在1米到米到1毫毫米之間的電磁波。是分米波、厘米波、毫米之間的電磁波。是分米波、厘米波、毫米波和

2、亞毫米波的統(tǒng)稱。微波頻率比普通米波和亞毫米波的統(tǒng)稱。微波頻率比普通的無線電波頻率高，通常也稱為的無線電波頻率高，通常也稱為“超高頻超高頻電磁波電磁波 。 紅外光超短波 微波通常由直流電或50Hz交流電經(jīng)過一特殊的器件來獲得。 產(chǎn)生微波的器件有許多種，但主要分為兩大類：半導體器件和電真空器件。電真空器件是利用電子在真空中運動來完成能量變換的器件，或稱之為電子管。在電真空器件中能產(chǎn)生大功率微波能量的有磁控管、多腔速調(diào)管、微波三、四極管、行波管等。在目前微波加熱領域特別是工業(yè)運用中運用的主要是磁控管及速調(diào)管。 2 微波的產(chǎn)生微波的產(chǎn)生 微波的根本性質(zhì)通常呈現(xiàn)為穿透、微波的根本性質(zhì)通常呈現(xiàn)為穿透、反射

3、、吸收三個特性。反射、吸收三個特性。 而從電子學和物理學觀念來看，微而從電子學和物理學觀念來看，微波具有不同于其他波段的如下重要特波具有不同于其他波段的如下重要特點：點： 3 微波的性質(zhì)微波的性質(zhì) 3.1 穿透性 穿透才干就是電磁波穿入到介質(zhì)內(nèi)部的身手，電磁波從介質(zhì)的外表進入并在其內(nèi)部傳播時，由于能量不斷被吸收并轉(zhuǎn)化為熱能，它所攜帶的能量就隨著深化介質(zhì)外表的間隔，以指數(shù)方式衰減。微波比其它用于輻射加熱的電磁波，如紅外線、遠紅外線等波長更長，因此具有更好的穿透性。3.2 熱慣性小 微波對介質(zhì)資料是瞬時加熱升溫，能耗也很低。另一方面，微波的輸出功率隨時可調(diào)，介質(zhì)溫度升高可無惰性的隨之改動，不存在“

4、余熱景象，極有利于自動控制和延續(xù)化消費的需求。 3.3 選擇性加熱 加熱原理： 根據(jù)物質(zhì)對微波的吸收程度,可將物質(zhì)資料分成導體、絕緣體和介質(zhì)。微波不能進入導體內(nèi)部,只能在其外表反射。絕緣體可透過微波而對微波吸收很少。 介質(zhì)可透過并吸收微波,介質(zhì)通常由極性分子組成。介質(zhì)分子在微波埸中其極性分子取向?qū)⑴c電場方向一致。當電場發(fā)生變化時,極性分子也隨之變化。一方面由于極性分子的變化滯后于電場的變化,因此產(chǎn)生了扭曲效應而轉(zhuǎn)化為熱能。另一方面介質(zhì)分子在電場的作用下兩極陳列,電場振蕩,迫使兩極分子旋轉(zhuǎn)、挪動,當加速的離子相遇,碰撞摩擦時就轉(zhuǎn)化為熱能。即微波加熱機理是經(jīng)過極化機制和離子傳導機制進展加熱。 微波

5、加熱有如下的特點: (1)選擇性加熱(2)采取內(nèi)部加熱的方式，快速高效、能耗低、無污染和易控制。 選擇性加熱選擇性加熱 物質(zhì)吸收微波的才干，主要由其介物質(zhì)吸收微波的才干，主要由其介質(zhì)損耗因數(shù)來決議。介質(zhì)損耗因數(shù)質(zhì)損耗因數(shù)來決議。介質(zhì)損耗因數(shù)大的物質(zhì)對微波的吸收才干就強，大的物質(zhì)對微波的吸收才干就強，相反，就弱。由于各物質(zhì)的損耗因相反，就弱。由于各物質(zhì)的損耗因數(shù)存在差別，微波加熱就表現(xiàn)出選數(shù)存在差別，微波加熱就表現(xiàn)出選擇性加熱的特點。擇性加熱的特點。 水分子屬極性分子，介電常數(shù)較大，水分子屬極性分子，介電常數(shù)較大，其介質(zhì)損耗因數(shù)也很大，對微波具其介質(zhì)損耗因數(shù)也很大，對微波具有強吸收才干。有強吸收

6、才干。 而蛋白質(zhì)、碳水化合物等的介電常而蛋白質(zhì)、碳水化合物等的介電常數(shù)相對較小，其對微波的吸收才干數(shù)相對較小，其對微波的吸收才干比水小得多。比水小得多。 P = 2f E2r V tg 在微波場電中，介質(zhì)吸收微波功率的大小P正比于頻率f、電場強度E的平方、介電常數(shù)r和介質(zhì)損耗正切值tg。 內(nèi)部加熱方式內(nèi)部加熱方式 常規(guī)加熱都是先加熱物體的外表，常規(guī)加熱都是先加熱物體的外表，再經(jīng)過熱傳導逐漸使中心溫度升高再經(jīng)過熱傳導逐漸使中心溫度升高即外部加熱即外部加熱) )。 微波那么屬于內(nèi)部加熱，電磁能微波那么屬于內(nèi)部加熱，電磁能直接作用于介質(zhì)分子，轉(zhuǎn)換成熱，直接作用于介質(zhì)分子，轉(zhuǎn)換成熱，且透射性能使物料內(nèi)

7、外介質(zhì)同時受且透射性能使物料內(nèi)外介質(zhì)同時受熱，不需求熱傳導，而內(nèi)部缺乏散熱，不需求熱傳導，而內(nèi)部缺乏散熱條件，呵斥內(nèi)部溫度高于外部的熱條件，呵斥內(nèi)部溫度高于外部的溫度梯度分布，構(gòu)成驅(qū)動內(nèi)部水分溫度梯度分布，構(gòu)成驅(qū)動內(nèi)部水分向外表浸透的蒸汽壓差，加速了水向外表浸透的蒸汽壓差，加速了水份的遷移蒸發(fā)速度。份的遷移蒸發(fā)速度。 3.4 似光性和似聲性 似光性：當波長久小于物體的尺寸時，微波的特點和幾何光學的類似。 似聲性：當波長和物體的尺寸有一樣量級時，微波的特點又與聲波相近。3.5 非電離性非電離性 微波的量子能量不大，缺乏以改微波的量子能量不大，缺乏以改動物質(zhì)分子的內(nèi)部構(gòu)造或破壞分子動物質(zhì)分子的內(nèi)部

8、構(gòu)造或破壞分子之間的鍵。之間的鍵。 分子原子核在外加電磁場的作用分子原子核在外加電磁場的作用下呈現(xiàn)的許多共振景象卻發(fā)生在微下呈現(xiàn)的許多共振景象卻發(fā)生在微波范圍，因此微波為探求物質(zhì)的內(nèi)波范圍，因此微波為探求物質(zhì)的內(nèi)部構(gòu)造和根本特性提供了有效的研部構(gòu)造和根本特性提供了有效的研討手段。討手段。 3.6 信息性信息性 由于微波頻率很高，其可用由于微波頻率很高，其可用的頻帶很寬，可達數(shù)百甚至上千兆的頻帶很寬，可達數(shù)百甚至上千兆赫茲，這意味著微波的信息容量大，赫茲，這意味著微波的信息容量大，所以現(xiàn)代多路通訊系統(tǒng)，包括衛(wèi)星所以現(xiàn)代多路通訊系統(tǒng)，包括衛(wèi)星通訊系統(tǒng)，都是任務在微波波段。通訊系統(tǒng)，都是任務在微波波

9、段。4 微波的運用微波的運用? 雷達和通訊? 加熱和滅菌? 在無機化學中的運用4.1 雷達和通訊雷達和通訊 衛(wèi)星通訊衛(wèi)星通訊 4.2 加熱和殺菌加熱和殺菌 * *對食物加熱的頻率對食物加熱的頻率:2450 MHz(:2450 MHz(波波長為長為 12.24cm) 12.24cm)的微波。的微波。 * *工業(yè)、科學和醫(yī)學用的頻率有工業(yè)、科學和醫(yī)學用的頻率有 433 MHz 433 MHz 、915 MHz 915 MHz 、2450 MHz 2450 MHz 、5800 MHz 5800 MHz 、22125 MHz 22125 MHz 。目前國。目前國內(nèi)用于工業(yè)加熱的常用頻率為內(nèi)用于工業(yè)加熱

10、的常用頻率為915 915 MHzMHz和和2450 MHz 2450 MHz 。 滅菌滅菌4.3 微波在無機化學中的運用微波在無機化學中的運用 合成催化資料 在分子篩催化劑合成方面引入了微波加熱方法，在其它工藝條件一樣時，所用時間僅為傳統(tǒng)加熱方式的1/30-1/40. 合成納米資料 傳統(tǒng)納米資料的制備都離不開加熱處置，微波法那么有著傳統(tǒng)加熱方法無可比較的優(yōu)勢，制備樣品不僅時間短，而且可以防止晶型的轉(zhuǎn)變以及晶粒間的聚會。所以易于得到晶粒細小，外形規(guī)那么而且分布均勻。制備陶瓷資料 微波燒結(jié)具有突出的優(yōu)勢:節(jié)能省時無污染;燒結(jié)溫度低、物料受熱均勻,致密度高,大大改了資料性能,產(chǎn)生具有新的微觀構(gòu)造的

11、優(yōu)良性能的資料。制備碳資料 樊希安等以棉稈為原料,微波輻射氯化鋅法制備活性炭,活化時間6min (為傳統(tǒng)方法的1/36) ,產(chǎn)品吸附性能超越國家一級規(guī)范。功能資料制造 微波加熱技術用于合成沸石分子篩是一種有效的方法,能大幅度提高合成速度,如NY沸石的合成從24h 縮短到10min ,同時晶體的粒徑得到有效控制,質(zhì)量明顯改善。 此外，微波與一些合成方法結(jié)合，可以制備出性能優(yōu)良的資料。如，與水熱法結(jié)合制備出高度分散的顆粒，并且聚會景象明顯的降低；和等離子結(jié)合，事例如下。微波等離子體微波等離子體化學氣相堆積法化學氣相堆積法制備的新型制備的新型納米片狀碳膜納米片狀碳膜 在在CH4和和H2的的混合系統(tǒng)中

12、混合系統(tǒng)中, 利用石英管型利用石英管型微波等離子體微波等離子體化學氣相堆積化學氣相堆積方法方法, 在硅片在硅片上制備了新型上制備了新型的長的長1um、寬、寬100nm相互纏相互纏的納米片狀碳的納米片狀碳膜膜.二、等離子體的概念二、等離子體的概念 等離子體：又叫做電漿，是由電子、離子等帶電粒子以及中性粒子(原子、分子、微料等)組成的，宏觀上呈現(xiàn)準中性，且具有集體效應的混合氣體。 準中性:在等離子體中的正負離子數(shù)目根本相等，系統(tǒng)在宏觀上呈現(xiàn)中性，但在小尺度上那么呈現(xiàn)出電磁性，而集體效應那么突出地反映了等離子體與中性氣體的區(qū)別。 它廣泛存在于宇宙中，常被視為是除去固、液、氣外，物質(zhì)存在的第四態(tài) .等

13、離子體與氣體的區(qū)別等離子體與氣體的區(qū)別 ?普通氣體由分子構(gòu)成，分子之間相互作用力是短程力，僅當分子碰撞時，分子之間的相互作用力才有明顯效果，實際上用分子運動論描畫 ? 在等離子體中，帶電粒子之間的庫侖力是長程力，庫侖力的作用效果遠遠超越帶電粒子能夠發(fā)生的部分短程碰撞效果，等離子體中的帶電粒子運動時，能引起正電荷或負電荷部分集中，產(chǎn)生電場；電荷定向運動引起電流，產(chǎn)生磁場電場和磁場要影響其他帶電粒子的運動，并伴隨著極強的熱輻射和熱傳導；等離子體能被磁場約束作盤旋運動等等離子體的這些特性使它區(qū)別于普通氣體被稱為物質(zhì)的第四態(tài)。三、等離子體的分類及獲取三、等離子體的分類及獲取1. 分分 類類1.1 按產(chǎn)

14、生方式按產(chǎn)生方式 天然等離子體：宇宙中天然等離子體：宇宙中99. 9%的的物質(zhì)處于等離子體形狀，如恒星星物質(zhì)處于等離子體形狀，如恒星星系、星云等。系、星云等。 地球比較特別，物質(zhì)地球比較特別，物質(zhì)大部分以凝聚態(tài)方式存在，能量程大部分以凝聚態(tài)方式存在，能量程度低。度低。 人工等離子體人工等離子體: 隨處可見的日光隨處可見的日光燈、霓虹燈中的放電等離子體等。燈、霓虹燈中的放電等離子體等。1.2 按電離度按電離度 等離子體中存在電子、正離子等離子體中存在電子、正離子和中性粒子等三種粒子。設其密度和中性粒子等三種粒子。設其密度分別為分別為ne、ni、nn，定義電離度，定義電離度= ne /( ne +

15、 nn )，以此來衡量等，以此來衡量等離子體的電離程度，離子體的電離程度， 這時等離子這時等離子體可分為以下三類：體可分為以下三類： = ne /( ne + nn )* *當當= 1= 1時，稱完全電離等離子時，稱完全電離等離子體，如日冕，核聚變中的高溫體，如日冕，核聚變中的高溫等離子體，其電離度是等離子體，其電離度是100%100%；* * 0. 01 1 0. 01 1時，稱為部分電時，稱為部分電離等離子體，如大氣電離層、離等離子體，如大氣電離層、極光、雷電等；極光、雷電等；* * 0.01 5000K時，體系處于熱平衡形狀，時，體系處于熱平衡形狀，各種粒子的平均動能都一樣，這種等離子各

16、種粒子的平均動能都一樣，這種等離子體稱為熱力學平衡等離子體，簡稱平衡等體稱為熱力學平衡等離子體，簡稱平衡等離子體；離子體； *局域熱力學平衡等離子體：就是部分處于熱局域熱力學平衡等離子體：就是部分處于熱力學平衡的等離子體；力學平衡的等離子體； *非熱力學平衡等離子體。非熱力學平衡等離子體。 1.4 按系統(tǒng)溫度分類 高溫等離子體和低溫等離子體。 高溫等離子體是高于10000的等離子體，如聚變、太陽中心。高溫等離子體中的粒子溫度T 108-109K，粒子有足夠的能量相互碰撞，到達了核聚變反響的條件。 低溫等離子體又分為熱等離子和冷等離子體兩種。熱等離子體是稠密氣體在常壓或高壓下電弧放電或高頻放電而

17、產(chǎn)生的，溫度也在上千乃至數(shù)萬開，可使分子、原子離解、電離、化合等。冷等離子體的溫度在100-1000K之間，通常是稀薄氣體在低壓下經(jīng)過激光、射頻或微波電源發(fā)輝光放電而產(chǎn)生的。1.5 按產(chǎn)生方法和途徑分類按產(chǎn)生方法和途徑分類 除自然界本身產(chǎn)生的等離子體外，除自然界本身產(chǎn)生的等離子體外，人為發(fā)生等離子的方法主要有氣體放人為發(fā)生等離子的方法主要有氣體放電法、射線輻射法、光電離法、熱電電法、射線輻射法、光電離法、熱電離法、沖擊波法等。其中化工中最為離法、沖擊波法等。其中化工中最為常見的是氣體放電法。常見的是氣體放電法。 根據(jù)所加電場根據(jù)所加電場的頻率，氣體放電可分為直流放電、的頻率，氣體放電可分為直流

18、放電、低頻放電、高頻放電、微波放電等多低頻放電、高頻放電、微波放電等多種類型；根據(jù)其放電方式又可分為電種類型；根據(jù)其放電方式又可分為電暈、輝光、弧光等離子體等；根據(jù)氣暈、輝光、弧光等離子體等；根據(jù)氣壓可分為低壓等離子體和常壓等離子壓可分為低壓等離子體和常壓等離子體。體。2 等離子體的產(chǎn)生方法和原理等離子體的產(chǎn)生方法和原理 獲得等離子體的方法和途徑多種多樣，其中宇宙星球、星際空間以及地球高空的電離層等屬于自然界產(chǎn)生的等離子體。 這里只討論人為產(chǎn)生等離子體的主要方法和原理。普通說來，電離的方法有如下幾種： ?光、X射線、射線照射：經(jīng)過光、X射線、射線的照射提供氣體電離所需求的能量，由于其放電的起始

19、電荷是電離生成的離子，所構(gòu)成的電荷密度通常極低。 ?輝光放電：從直流到微波的一切頻率帶的電源產(chǎn)生各種不同的電離形狀。輝光放電法所產(chǎn)生的低溫等離子體在薄膜資料的制備技術中得到了非常廣泛的運用。?熄滅：經(jīng)過熄滅，火焰中的高能粒子相互之間發(fā)生碰撞，從而導致氣體發(fā)生電離，這種電離通常稱之為熱電離。另外，特定的熱化學反響所放出的能量也可以引起電離。 ?沖擊波：氣體急劇緊縮時構(gòu)成的高溫氣體，發(fā)生熱電離構(gòu)成等離子體。 ?激光照射：大功率的激光照射可以使物質(zhì)蒸發(fā)電離。 ?堿金屬蒸氣與高溫金屬板的接觸：由于堿金屬蒸氣的電離能小，當堿金屬蒸氣接觸到電離能大的金屬時，電離容易發(fā)生。?微波激發(fā)等離子體：用微波加熱激發(fā)

20、產(chǎn)生等離子體。3 等離子體的性質(zhì)等離子體的性質(zhì) 等離子體的性質(zhì)常取決于以下要素： 等離子體的組分，如原子、分子、離子、電子、化學基團等。 粒子所處的形狀，如中性態(tài)、激發(fā)態(tài)、電離態(tài)、活化的分子及自在基。 各種粒子數(shù)密度，即單位體積中的粒子數(shù)。各種粒子的溫度。假設電子和離子的溫度相等，稱為平衡態(tài)等離子體；反之，是非平衡態(tài)等離子體。等離子體所處的環(huán)境，如電場強度、磁場強度、電極構(gòu)造、氣流、放電容器等。各種要素的作用時間。運用取決于它的性質(zhì)和形狀。 等離子體的運用取決于它的性質(zhì)和形狀 四、四類等離子體反響1. A(s)+B(g)C(g) 選擇適宜的氣體, 其等離子體與固體外表物質(zhì)發(fā)生反響, 生成揮發(fā)性

21、氣態(tài)物質(zhì)除去, 這就是等離子體刻蝕。 選用不同氣體的等離子體，幾乎可刻蝕一切資料，刻蝕的分辨率高 1.母體分子CF4在高能電子的碰撞下分解成多種中性基團或者離子CF4 CF3, CF2, CF, F,C以及他們的離子2.這些活性粒子由于分散或者在電場作用下到達SiO2外表，并在外表發(fā)生化學反響 消費過程中， CF4中摻如O2，這有利于提高Si和SiO2的刻蝕速率e光刻膠刻蝕首先，使光刻膠層頂部曝光構(gòu)成圖形。第二步，將光刻膠暴露在含硅的氣體中使光刻膠被硅化。最后一步,用氧等離子體把光刻膠各向異性地刻蝕掉。 2. A(g)+B(g)C(s)+D(g) 兩種以上的氣體在等離子形狀下相互反響，產(chǎn)生的固

22、體物質(zhì)以薄膜的方式堆積在基片上，這就是等離子體化學氣相堆積PCVD。其過程大約包括：反響氣體向固體外表的分散；反響氣體吸附于固體外表；氣體與固體物在外表上的化學反響；氣態(tài)副產(chǎn)物脫附而分散或被真空泵抽走，在外表上留下產(chǎn)物(淀積物)。 非晶硅(-Si)太陽能電池的大規(guī)模廉價消費 PCVD工藝普通是以硅烷SiH4為主要原料，輝光放電構(gòu)成等離子體。單用SiH4反響生成的是i型非晶硅半導體，假設在SiH4中摻人少量B2H6便生成p型層；改摻少量PH3那么生成n型層。 絕緣層資料氮化硅Si3N4 約300溫度下經(jīng)過等離子體加強化學氣相堆積生成。而同樣效果的非等離子體化學氣相堆積過程那么需求900。這樣高的

23、溫度會使鋁熔化，毀壞器件。 聚甲基丙烯酸甲酯包裹的Al2O3有機-無機納米復合資料 在納米顆粒的出口處引入有機單體,那么在等離子體輻射下瞬時聚合包裹于微粒外表 3. A(s)+B(g)C(s) 這個反響表示B氣體放電等離子體與固體A外表反響,并在外表生成新的化合物C，由此能使外表性質(zhì)發(fā)生顯著變化，因此叫等離子體外表改性或外表處置。 外表改性可以在金屬外表也可以在高分子資料外表進展。在金屬外表如金屬外表氧化或外表氮化，在高分子資料外表即為高分子資料的外表改性。4. A(g)+B(g)+M(s)AB(g)+ M(s) 這類反響是固態(tài)物質(zhì)M的外表起催化作用，促進氣體分子的解離和復合 五、高溫等離子體

24、在無機合成中的運用 1. 等離子體冶金 高溫等離子體在冶金方面充分發(fā)揚了它的優(yōu)越性。研討得最早, 而且比較成熟的是等離子體煉鋼。它以廉價的煤替代較貴的焦炭, 能耗低由4100kW/t降至3100kW/t, 效率高。產(chǎn)質(zhì)量好。 南非MSA公司、瑞典鉻鐵公司-鉻鐵合金 Samancor公司、巴黎錳鐵公司-錳鐵合金等離子體電弧熔煉爐表示圖 瑞典的SKF 鋼廠已建成年產(chǎn)7萬噸等離子體冶煉鈦鐵礦主要成份FeOTiO2安裝。根本過程是將煤經(jīng)過電弧等離子體加熱產(chǎn)生高溫。在高溫下, 可大大減少SiO2、焦油和CO的產(chǎn)生。 等離子體冶金適宜冶煉高熔點的 Zr, Ti, Ta, Nb, W 等金屬?？捎煤喕に囘^

25、程，如直接從氯化鋯，硫化鉬，氧化鉭和氯化鈦中分別獲得Zr, Mo, Ta和Ti。用等離子體熔化快速固化法可開發(fā)硬的高熔點粉末，如WC-Co,Mo-Ti-Zr-C等。粉末等離子體冶煉的優(yōu)點是產(chǎn)品成分及微構(gòu)造的一致性好，可免除容器資料的污染。等離子體冶金的優(yōu)點 與感應熔煉結(jié)合，采用等離子體冶金的優(yōu)點包括：非金屬夾雜物減少；改善產(chǎn)品的物理性能，例如加工性能和機械強度；非常高的合金元素收得率；爐料中運用的廢鋼量可超越50%；大范圍內(nèi)熔煉合金的靈敏性；與真空熔煉相比，消費率高，本錢低。2.氧化物粉末的合成 瑞典的SKF鋼廠用等離子體冶煉鈦鐵礦,不僅得到了純鐵, 而且還得到了TiO2。 Padmanabh

26、ana等人利用熱等離子體，以空氣為反響性氣體，TiH2為前驅(qū)物，制備了直徑在幾納米到30納米之間的二氧化鈦粉末，75%以上為銳鈦晶型 3. 碳化物、氮化物的合成 在高科技領域中碳化物、氮化物和硼化物是重要的無機資料。這些化合物的制備方法有化學氣相堆積(CVD)、高溫粉末反響等。這些方法均有一定的缺陷, 難以得到高純、微細的化學品。采用高溫等離子體合成即可抑制這些缺乏。 以二氧化硅為原料, 以CH4為復原劑和碳源,在氬等離子體的作用下, 可合成SiC。 以有機硅化合物(SiCH3Cl3, SiCH2CH2Cl2) 為原料、用氬等離子體分解, 可得粒度5千埃的- SiC粉末。 以鈦粉、鋁粉、活性炭

27、和硅粉為原料，采用放電等離子工藝，采用一定的物料比，可制得Ti2AlC/Ti3AlC2塊體資料。 等離子體制備超微粉末的方法法是將物質(zhì)注入約104K的超高溫中，此時多數(shù)反響物質(zhì)和生成物質(zhì)成為離子或原子形狀，然后使其急劇冷卻，獲得很高的過飽和度，這樣就有能夠制得與通常條件下外形完全不同的納米粒子。以等離子體作為反響器制備納米粒子時，大致分為三種方法：等離子體蒸發(fā)法反響性等離子體蒸發(fā)法等離子體CVD法4. 超微粒子的制備等離子體蒸發(fā)法 即把一種或多種固體顆粒注入惰性氣體的等離子體中，使之在經(jīng)過等離子體之間時完全蒸發(fā)，經(jīng)過火焰邊境或驟冷安裝使蒸汽凝聚制得超微粉末，常用于制備含有高熔點金屬合金的超微粉

28、末，如Fe-Al,Nb-Si,V-Si,W-C等。 反響性等離子體蒸發(fā)法 即在等離子體蒸發(fā)法時所得的超高溫蒸汽的冷卻過程中，引入化學反響的方法。通常在火焰尾部導入反響性氣體，如制造氮化物超微粉末時引入氨氣，常用于制造ZrC,TaC,WC,SiC,TiN,ZrN,W2N等。等離子體CVD法 通常是將引入的氣體在等離子體中完全分解，所得分解產(chǎn)物之一與另一氣體反響制得超微粉末，例如，將SiCl4注入等離子體中，在復原氣體中進展熱分解，在經(jīng)過反響器尾部時與氨氣反響并同時冷卻制得超微粉末。為了不使副產(chǎn)品氯化銨混入，故在250-300時捕集，這樣可得到高純度的Si3N4。常用于制備TiC, SiC, Ti

29、N, AlNSiH4(g)+CH4(g)SiC(s)+4H2(g)3SiH4(g)+4NH3(g)Si3N4(s)+12H2(g)2B2H6(g)+CH4(g)B4C(s)+8H2(g)用等離子體制備金屬超微粒子時, 不同的等離子體作用機理不同。 氬等離子體 -惰性氣體中急冷 氫等離子體 -氫原子強迫性地攜帶著金屬原子 飛濺 5.富勒烯合成六、低溫等離子體在無機合成中的運用金剛石構(gòu)造金剛石構(gòu)造1.金剛石的合成 目前，合成金剛石的方法大約可分為四類，共有十幾種，等離子體合成法就是其中之一。該方法是將碳氫化合氣體或其他含碳氣體與氫氣作為原料氣，在真空系統(tǒng)中導入上述氣體，經(jīng)等離子活化后到達基體外表進

30、展堆積反響。 眾多研討闡明，等離子體合成金剛石需求對氣體進展活化，而且與活化方式無關，同時也發(fā)現(xiàn)所用的原料氣的種類與金剛石的生成沒有必然關系。另外，氫和氧在金剛石氣相生長過程中的作用很重要。 H原子在金剛石膜生長中的關鍵作用 氣相中促進CH3.等自在基生成 促進金剛石碳骨架生成 選擇性刻蝕石墨碳 氫原子可同時蝕除石墨、無定型碳和金剛石,這三種碳相的蝕除速率分別為0.13、0.11和0.006mm/h。 在金剛石薄膜堆積完成后，需求對其進展刻蝕拋光，以到達運用要求。這時可選用等離子體刻蝕技術進展拋光。 金剛石膜運用 1.機械加工工具覆蓋膜： 最高硬度 低熱膨脹系數(shù) 2. 芯片最正確襯底資料： 常溫下最高熱導率 良好絕緣性 化學惰性 低熱膨脹系數(shù) 3. 光學窗口： 寬波段光學透過率 2. 等離子體化學堆積薄膜的制備 化學氣相堆積(CVD ) 是制備無機薄膜資料常用的方法。與之相比,