40.68MHz激发的N_2容性耦合等离子体径向不均匀性研究

通过使用扫描发射光谱仪和朗缪尔双探针的测量方法研究了40.68MHz的射频驱动的N2容性耦合等离子体的不均匀性。发现在高气压和高输入功率的条件下,容性放电中的中心峰值是由驻波效应造成的,而在靠近径向边缘的峰值是由感应电场造成的,这些引起了发射光谱在电极表面超过20%的不均匀性。然而,N2容性放电的振-转动温度展示了低于10%的不均匀性,这可能是由有较大的径向弛豫时间的和高密度的亚稳态粒子的主导碰撞造成的.

大气压双频容性耦合Ar/O_(2)等离子体特性研究

文章利用二维流体模型对双频调制大气压Ar/O_(2)放电特性进行了研究,着重讨论高低频电压、低频频率等不同匹配方式对等离子体参数的影响,并且通过对电子加热模式、电子密度、中性粒子密度、正离子能量以及正离子总通量等分析了大气压Ar/O_(2)放电双频调控机制。结果表明,低频源电压的改变使得电子加热模式由α模式转变为DA/α混合模式,且等离子体密度、正离子总通量及离子能量均随着低频电压的升高而增大,发生了解耦现象。与低频源电压不同,高频源电压和低频源频率对电子加热模式不产生影响。此外,高频源电压对等离子体密度及正离子总通量影响较大,对刻蚀工业中易对材料造成损伤的离子能量影响很小;而低频源频率对工业中影响影响较大的离子能量和离子总通量影响较大,对等离子体密度影响较小,实现了等离子体密度和离子能量的独立控制。

氢气甚高频与高频容性耦合放电等离子体特征的比较

开发了氢气甚高频(60MHz)容性耦合放电的PIC/MC模型。在模型中考虑了带电粒子(e,H+,H2+,H3+)与H2的21种碰撞反应过程,模拟了氢气甚高频放电射频电场和电势分布以及电子和氢离子(H+,H2+,H3+)粒子密度和平均能量分布,并与频率为13.56MHz的放电结果进行了比较。结果表明,相对于频率13.56MHz的放电,氢气甚高频放电等离子体电势增高,导致两电极附近的电场增强;另外,两鞘层厚度变窄并且电子和H3+离子平均能量减小,其总密度却增加。H3+离子为氢气甚高频放电空间的主要离子,H2+离子密度比H3+离子小约2～3个数量级。

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。

磷酸盐对纳米二氧化钛吸附水体中重金属离子行为的影响和机理分析

纳米二氧化钛(n TiO_(2))被广泛应用于去除水体中的重金属。磷酸盐作为水体中普遍存在的无机阴离子,能够对重金属离子在n TiO_(2)上的吸附特征产生影响。本文聚焦磷酸盐存在条件下n TiO_(2)胶体颗粒对典型重金属离子(Zn^(2+)和Cd^(2+))的吸附行为,以电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定吸附平衡后水相中重金属离子的浓度。通过批量吸附实验考察不同水化学条件下(离子强度和共存阴离子),磷酸盐对n TiO_(2)胶体颗粒吸附水体中Zn^(2+)和Cd^(2+)特征的影响规律。采用经典吸附等温线模型对实验数据进行拟合,并结合纳米颗粒的Zeta电位和粒径变化等表征手段揭示了相关吸附机制。研究发现:①磷酸盐的存在能有效地增强重金属在n TiO_(2)上的吸附,Zn^(2+)和Cd^(2+)的最大吸附量分别由121.1mg/g和84.7mg/g增加至588.3mg/g和434.8mg/g,增加了3.8~4.1倍。这主要由于磷酸盐能够通过桥连作用形成金属-磷酸盐-n TiO_(2)三元络合物以及增加重金属离子和胶体颗粒之间的静电引力,从而增强n TiO_(2)对重金属离子的吸附。②背景溶液中离子强度的增加会降低n TiO_(2)对重金属离子的吸附效果。当背景溶液中离子强度(NaCl浓度)从0增加至10mmol/L时,n TiO_(2)与金属离子之间的静电吸引会减弱,同时Na+与重金属离子竞争n TiO_(2)表面吸附位点亦降低了n TiO_(2)对重金属离子的吸附。③共存竞争性阴离子(如Cl-、NO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-))会削弱磷酸盐对n TiO_(2)吸附金属离子的增强作用,抑制顺序为:SO_(4)^(2-)>NO_(3)^(-)>Cl-,即与其离子半径的数量级成反比。这是由于共存阴离子与磷酸盐竞争n TiO_(2)表面的吸附位点所致。研究结果表明,磷酸盐可以显著地增强n TiO_(2)对重金属离子的去除效能,但是去除效能的大小会受到背景溶液中水化学条件的影响。