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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(yīng)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(yīng)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(gòu)發(fā)生反應(yīng)生成揮發(fā)性物質(zhì)，隨氣流帶離反應(yīng)區(qū)域，這種灰化反應(yīng)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(yīng)，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(yīng)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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