البلازما المقترنة بالحث

البلازما المقترنة بالحث ( ICP ) أو البلازما المقترنة بالمحول ( TCP ) ^[1] هي نوع من مصادر البلازما حيث يتم توفير الطاقة عن طريق التيارات الكهربائية التي يتم إنتاجها عن طريق الحث الكهرومغناطيسي ، أي عن طريق المجالات المغناطيسية المتغيرة مع الزمن . ^[2]

عملية

هناك ثلاثة أنواع من هندسة ICP: مستوية (الشكل 3 (أ))، أسطوانية ^[4] (الشكل 3 (ب))، ونصف حلقية (الشكل 3 (ج)). ^[5]

في الهندسة المستوية، يكون القطب الكهربائي عبارة عن قطعة معدنية مسطحة ملفوفة على شكل حلزوني (أو ملفوف). وفي الهندسة الأسطوانية، يكون على شكل زنبرك حلزوني . وفي الهندسة نصف الدائرية، يكون عبارة عن ملف لولبي حلزوني مقطوع على طول قطره الرئيسي إلى نصفين متساويين.

عندما يمر تيار كهربائي متغير مع الزمن عبر الملف، فإنه يخلق مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا مع الزمن حوله، مع تدفق

$\Phi =\pi r^{2}H=\pi r^{2}H_{0}\cos \omega t$ ,

حيث r هي المسافة إلى مركز الملف (وأنبوب الكوارتز).

وفقًا لقانون فاراداي-لينز للحث ، فإن هذا يخلق قوة دافعة كهربائية سمتية في الغاز المخفف :

$U=-{\frac {d\Phi }{dt}}$ ,

والتي تتوافق مع قوى المجال الكهربائي لـ

$E={\frac {U}{2\pi r}}={\frac {\omega rH_{0}}{2}}\sin \omega t$ ، ^[6]

مما يؤدي إلى تكوين مسارات الإلكترون ^[5] مما يوفر توليد البلازما. يشير الاعتماد على r إلى أن حركة أيونات الغاز تكون أكثر كثافة في المنطقة الخارجية من اللهب، حيث تكون درجة الحرارة هي الأعظم. في الشعلة الحقيقية، يتم تبريد اللهب بواسطة غاز التبريد من الخارج، وبالتالي فإن الجزء الخارجي الأكثر سخونة يكون في حالة توازن حراري. تصل درجة الحرارة هناك إلى 5000 - 6000 كلفن. ^[7] لمزيد من الوصف الدقيق، انظر معادلة هاملتون-جاكوبي في المجالات الكهرومغناطيسية.

تردد التيار المتناوب المستخدم في دائرة RLC التي تحتوي على الملف هو عادة 27-41 ميجا هرتز. لتحريض البلازما، يتم إنتاج شرارة عند الأقطاب الكهربائية عند مخرج الغاز. الأرجون هو أحد الأمثلة على الغاز المخفف المستخدم بشكل شائع. تسمح درجة حرارة البلازما العالية بذر الجزيئات وبالتالي تحديد العديد من العناصر، بالإضافة إلى ذلك، بالنسبة لحوالي 60 عنصرًا، تتجاوز درجة التأين في الشعلة 90٪. تستهلك شعلة ICP حوالي 1250-1550 واط من الطاقة، وهذا يعتمد على تركيبة العنصر في العينة (بسبب طاقات التأين المختلفة ). ^[7]

تحتوي وحدات المعالجة المركزية على وضعين للتشغيل، يُطلق عليهما الوضع السعوي (E) مع كثافة بلازما منخفضة والوضع الحثي (H) مع كثافة بلازما عالية. يحدث الانتقال من وضع التسخين E إلى وضع التسخين H باستخدام مدخلات خارجية. ^[8]

التطبيقات

يمكن أن تتراوح درجات حرارة إلكترون البلازما بين ~6000 كلفن و~10000 كلفن ^{[ بحاجة لمصدر ]} وعادة ما تكون أعلى بعدة أوامر من حيث الحجم من درجة حرارة الأنواع المحايدة ^{[ بحاجة لمصدر ]} . تتراوح درجات حرارة تفريغ بلازما الأرجون ICP عادةً بين ~5500 إلى 6500 كلفن ^{[ بحاجة لمصدر ]} وبالتالي فهي قابلة للمقارنة بتلك التي تم الوصول إليها على سطح ( الغلاف الضوئي ) للشمس (~4500 كلفن إلى ~6000 كلفن). تتميز تفريغات ICP بكثافة إلكترونية عالية نسبيًا، في حدود 10 ¹⁵ سم ^-3^{[ بحاجة لمصدر ]} . ونتيجة لذلك، فإن تفريغات ICP لها تطبيقات واسعة حيثما تكون هناك حاجة إلى بلازما عالية الكثافة (HDP).

ICP-AES/ICP-OES ، وهو نوع من أنواع التحليل الطيفي للانبعاث الذري .
ICP-MS ، وهو نوع من مطيافية الكتلة .
ICP-RIE ، وهو نوع من الحفر الأيوني التفاعلي .

تتمثل إحدى فوائد تفريغات ICP في أنها خالية نسبيًا من التلوث، لأن الأقطاب الكهربائية تكون خارج حجرة التفاعل تمامًا. وعلى النقيض من ذلك، في البلازما المقترنة بالسعة (CCP)، غالبًا ما يتم وضع الأقطاب الكهربائية داخل حجرة المفاعل وبالتالي تتعرض للبلازما والأنواع الكيميائية التفاعلية اللاحقة.

انظر أيضا

مراجع

^ النقش عالي الكثافة للسيليكون باستخدام الفلوروكربون في البلازما المقترنة بالحث: آلية النقش عبر طبقة الفلوروكربون السميكة ذات الحالة المستقرة محفوظ في 2016-02-07 على موقع واي باك مشين TEFM Standaert, M. Schaepkens, NR Rueger, PGM Sebel, and GS Oehrleinc
^ أ. مونتسر و د.و. جوليتلي، محرران (1992). البلازما المقترنة بالحث في التحليل الطيفي الذري . دار نشر VCH، نيويورك.
^ Lajunen, LHJ; Perämäki, P. (2004). Spectrochemical Analysis by Atomic Absorption and Emission (2 ed.). Cambridge: RSC Publishing. p. 205. ISBN 978-0-85404-624-9.
^ باسكال تشامبيرت ونيكولاس برايثوايت (2011). فيزياء البلازما ذات الترددات الراديوية . مطبعة جامعة كامبريدج، كامبريدج. ص 219-259. ISBN 978-0521-76300-4.
^ ab Shun'ko, Evgeny V.; Stevenson, David E.; Belkin, Veniamin S. (2014). "مفاعل البلازما المقترن بالحث مع طاقة إلكترون البلازما التي يمكن التحكم فيها في النطاق من ~6 إلى ~100 إلكترون فولت". معاملات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات في علوم البلازما . 42 (3): 774-785. رمز Bibcode :2014ITPS...42..774S. doi :10.1109/TPS.2014.2299954. ISSN 0093-3813. S2CID 34765246.
^ بابوشكين ، أ. أ.؛ باجولين، P. أ.؛ كورولوف، ف. أ.؛ ليفشين، ل. في؛ بروكوفييف، V. ك. ستريجانوف، أ. ص. (1962). “التحليل الطيفي الانبعاثي”. في جولدنبرج، ج. ج. (محرر). طرق التحليل الطيفي . موسكو: Идательство МГУ. ص. 58.
^ ab Dunnivant, FM; Ginsbach, JW (2017). Flame Atomic Absorbance and Emission Spectrometry and Inductively Coupled Plasma — Mass Spectrometry. Whitman College . تم الاسترجاع في 10 يناير 2018 .
^ هيو تشانج لي (2018) مراجعة البلازما المقترنة بالحث: التطبيقات النانوية وفيزياء الهستيريسيس ثنائية الاستقرار 5 011108 https://doi.org/10.1063/1.5012001

Original text

Rate this translation

Your feedback will be used to help improve Google Translate

[1] النقش عالي الكثافة للسيليكون باستخدام الفلوروكربون في البلازما المقترنة بالحث: آلية النقش عبر طبقة الفلوروكربون السميكة ذات الحالة المستقرة محفوظ في 2016-02-07 على موقع واي باك مشين TEFM Standaert, M. Schaepkens, NR Rueger, PGM Sebel, and GS Oehrleinc

[2] أ. مونتسر و د.و. جوليتلي، محرران (1992). البلازما المقترنة بالحث في التحليل الطيفي الذري . دار نشر VCH، نيويورك.

[3] Lajunen, LHJ; Perämäki, P. (2004). Spectrochemical Analysis by Atomic Absorption and Emission (2 ed.). Cambridge: RSC Publishing. p. 205. ISBN 978-0-85404-624-9.

[4] باسكال تشامبيرت ونيكولاس برايثوايت (2011). فيزياء البلازما ذات الترددات الراديوية . مطبعة جامعة كامبريدج، كامبريدج. ص 219-259. ISBN 978-0521-76300-4.

[ShunkoStevenson2014-5] Shun'ko, Evgeny V.; Stevenson, David E.; Belkin, Veniamin S. (2014). "مفاعل البلازما المقترن بالحث مع طاقة إلكترون البلازما التي يمكن التحكم فيها في النطاق من ~6 إلى ~100 إلكترون فولت". معاملات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات في علوم البلازما . 42 (3): 774-785. رمز Bibcode :2014ITPS...42..774S. doi :10.1109/TPS.2014.2299954. ISSN 0093-3813. S2CID 34765246.

[6] بابوشكين ، أ. أ.؛ باجولين، P. أ.؛ كورولوف، ف. أ.؛ ليفشين، ل. في؛ بروكوفييف، V. ك. ستريجانوف، أ. ص. (1962). “التحليل الطيفي الانبعاثي”. في جولدنبرج، ج. ج. (محرر). طرق التحليل الطيفي . موسكو: Идательство МГУ. ص. 58.

[Dunnivant-7] Dunnivant, FM; Ginsbach, JW (2017). Flame Atomic Absorbance and Emission Spectrometry and Inductively Coupled Plasma — Mass Spectrometry. Whitman College . تم الاسترجاع في 10 يناير 2018 .

[8] هيو تشانج لي (2018) مراجعة البلازما المقترنة بالحث: التطبيقات النانوية وفيزياء الهستيريسيس ثنائية الاستقرار 5 011108 https://doi.org/10.1063/1.5012001

اللغة	العربية (RTL)
روابط موسوعية	30 رابطاً
المصدر الأصلي	ويكيبيديا ↗