OES和等离子体诊断的应用

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等离子体是已经在压力下放置并进行电磁场或强烈加热的电离气体，以至于正离子和电子未结合的点。

等离子体是物质的四种基本状态之一。它是通过加热和加压产生的，因为它在地球上自然不存在。由于等离子体的特性，它有别于其他物质状态。等离子体中的原子比气体中的移动速度快得多，在磁场中产生电流。虽然等离子体的总电荷通常是中性的，但电荷具有很高的导电性。

等离子体被认为是整个宇宙的主要物质状态，尽管它们在正常的地球条件下很罕见。例如，氖光只是部分电离，而太阳和恒星是完全电离的等离子体的例子。

等离子体用于光谱学中的许多应用。用于半导体和太阳能收集器的薄膜沉积和光致抗蚀剂是最常用的，但等离子体也具有航空航天和生物医学的应用，包括在其他行业中。

Avantes以其高速数据捕获和高分辨率谱而闻名，等离子体诊断需要。我们的设备可以在世界各地的等离子体研究和工业环境中找到。

等离子体沉积薄膜和涂层

薄膜是一层或多层，通常为纳米到微米厚，沉积在衬底材料(如硅晶圆)上。薄膜和涂层是半导体和太阳能生产行业的关键支持技术。

磁控溅射是一种典型的物理气相沉积方法。它使用一种惰性气体，例如氩气，它被激发产生等离子体，这反过来被用来敲击来自阴极源的电子，使其沉积在涂层表面。

有一类等离子体称为非热等离子体，或大气压等离子体，等离子体在正常大气压下通过电磁辐射产生，这很有趣。在这种情况下，由于气体不处于压力下，超级带电(“加热”)电子不会与“冷的”非带电离子或中性粒子发生足够的碰撞，从而达到热平衡。yabo214这种等离子体产生技术具有较低的初始成本和其他优点，如可以调整等离子体射流的尺寸，因此不需要真空室。

俄罗斯科学院和比利时根特大学的研究人员利用氩气中产生的大气压等离子体射流对聚丙烯薄膜进行了表面改性。亚博老虎机网登录聚合物表面处理的结果由放电产生的OH和H自由基的浓度决定，采用AvaSpec-ULS3648光谱仪在300-350 nm区域测量，分辨率为0.05 nm。

据报道，紫外辐射，特别是306 - 315 nm的紫外辐射，是OH和h等羟基自由基的主要生成机制。研究人员将0.05%的水蒸气引入等离子体射流，使紫外辐射更强。这与氧气在聚丙烯表面的掺入有关。

来自比利时根特大学、中国长沙大学和俄罗斯科学院的同一组科学家领导了另一个联合研究项目。亚博老虎机网登录他们调查了氮气和普通空气(78%的氮气₂/ 20％o₂)作为等离子体介质。他们发现，他们的方法消除了对氩气或氦气等前驱气体的需求，这些气体更昂贵。

研究人员采用了Avantes的多通道光谱仪系统，利用光学发射光谱来表征等离子体放电，并确定整个等离子体区域内分子电子激发态的振动和转动分布函数。该分光计系统具有AvaSpec-ULS3648高分辨率光谱仪测量从分辨率为0.05nm的300-350，除了AvaSpec-ULS2048星光谱仪旁边，测量宽带光谱范围为250-800nm，分辨率为0.5nm。它们通过分析氮素分子的旋转结构，如λ337.1nm发射的氮分子所示的旋转结构计算了活性等离子体区的气体温度。

本研究可以维护每个气体组成的直流等离子体射流两种截然不同的模式,较低的平均电流(< 5 mA)与等离子self-pulsing振荡电流和电压,以及在高平均电流(> 10 mA)的等离子体辉光放电等离子体。

等离子体诊断技术对太空竞赛至关重要

工程师需要开发能够在未来各种大气和引力条件下行星进入的空间工艺，并在未来的空间探索中，并主要是任何潜在的载人任务到火星。

飞船周围的气体在进入行星的过程中处于高温和极高压下，通常会产生等离子体条件。任何具有进入能力的飞行器都需要对这些条件进行热屏蔽。开发热防护系统(TPS)首先要使用计算机建模评估设计方案，最后在等离子体风洞中进行实际实验。

斯图加特大学的空间系统研究所可以在斯图加特的空间系统研究所找到几种高焓等离子体风隧道（PWK1，PWK2和PWK3等）。这些可以模拟金星或火星入口的大气入口环境。这些特殊的基于地面模拟旨在促进我们如何理解空间的空气动力学。通过采用热量或磁等离子体动态发生器（TPG或MPG），通过产生高比焓和速度的连续粒度控制等离子体来这样做。PWK3还可以在气体的变化中产生等离子体测试，如高CO₂模拟火星或金星的气氛，可以模仿简化的条件，以探讨单个气体物种特定测试用例的反应和效果。此外，收集的测试数据可以反馈到计算模型中以验证准确性和建模结果。

AvaSpec-ULS3068和New AvaSpec-ULS4096CL-EVO是我们推荐的光谱仪，允许分辨率降至0.05nm。光发射光谱是血浆诊断的完美无侵入性测量技术，防止试验条件的污染，但需要在血浆反应的敌对环境中进行高分辨率仪器。

药物中的血浆

慢性伤口感染的治疗是非热大气等离子体在医学上的实际应用。慕尼黑工业大学病理学研究所和马普外层空间物理研究所的研究人员研究了几种气体对短期细菌密度的影响、对细菌生长的长期抑制以及对人体组织的安全性。该团队使用avaspec - uls2048来表征等离子体发射，并提供等离子体诊断数据。

这项工作检测了发出紫外线辐射的氩等离子体产生短期杀菌效果，但会对人体组织产生不利影响。另一方面，血浆中产生的活性氮或氧具有较长时间的抑制细菌生长的后效，这是阻止治疗后伤口重新定居的主要因素，对人体细胞没有负面影响。

等离子体研究的未来

由于等离子体的独特特性和许多实际应用，该领域的研究将继续引领工业和科学在许多领域的进步。亚博老虎机网登录Avantes准备利用我们的AvaSpec仪器线和光纤组件来加强这些应用。

EVO系列非常适合支持您的等离子应用。发现光谱仪中的下一个演进，Avantes EVO系列AS7010电子设备通过USB3.0或本机千兆以太网，精确触发和卓越的噪声信号提供更快的通信。

参考和进一步阅读

1. 邓晓林，等。大气压下在氮气和空气中工作的直流电浆射流应用物理学报113.2(2013): 023305。
2. endlich，Pia，等。“电感加热的等离子体风洞PWK3作为重建辐射测试案例的发射实验的方法。”高温气体进入大气层的辐射．卷》533。2003.
3. Nosenko, T.， T. Shimizu和G. E. Morfill。"设计用于慢性伤口消毒的血浆"新物理杂志11.11(2009): 115013。
4. Sarani, Abdollah等。在氩气和氩气/水蒸气混合物中，用常压等离子体射流对聚丙烯进行表面改性。应用表面科学亚博老虎机网登录257.20(2011): 8737 - 8741。

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