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プラズマ残光 （アフターグローとも呼ばれる）は、電離源が除去された後にプラズマから放出される放射線である。 [1]プラズマグローを維持していた 外部電磁場は存在しないか、またはアフターグロー中の放電を維持するのに不十分である。プラズマ残光は、中断された（パルス状の）プラズマ源による時間的なもの、または遠方のプラズマ源による空間的なもののいずれかである。アフターグローでは、プラズマ生成種が脱励起し、安定した種を形成する傾向がある二次化学反応に参加する。ガス組成によっては、プラズマの原子および分子の回転振動自由度に蓄えられたエネルギーを放出することにより、超弾性衝突によってしばらくプラズマがアフターグロー中に維持されることがある。特に分子ガスでは、アフターグロー中のプラズマ化学はプラズマグローとは大きく異なる。プラズマのアフターグローは依然としてプラズマであり、したがってプラズマの特性のほとんどを保持している。
歴史
プラズマ残光の写真が初めて公開されたのは1953年でした。[2]
ヘリウム残光は、最も一般的に使用される残光の1つであり、1963年にアーサー・L・シュメルテコフ・ジュニアとHP・ブロイダによって初めて記述されました。[3]
最初の流動残光イオン化研究は、大気イオン化学を理解するために 1960 年代初頭に始まりました。当時、静止残光研究はすでに行われていましたが、このアプローチは汎用性に欠け、一貫性に欠けていました。1964 年以前に行われた研究では、一般的な大気反応の反応速度が研究間で大幅に異なることが示されていました。流動残光は、一般的な大気反応の 速度定数をより正確に記述するために使用されました。
リモートプラズマ
リモートプラズマとは、放電を開始する外部の電磁場から空間的に分離されたプラズマを指します。プラズマが元のプラズマ ソースから離れた場所に流れている場合、残光はリモート プラズマです。
リモート プラズマが時間的プラズマよりも優れている点は、リモート プラズマを連続プラズマ ソースとして使用できるため、ほとんどのシステムに試薬イオンを供給する用途が広がることです。
リモートプラズマは、イオンの一定した流れが必要な分析化学の分野でよく使用されます。また、複雑な真空システムを分解せずに洗浄する方法としても非常によく使用されます。
時間プラズマ
時間的プラズマとは、時間的に区切られたプラズマ源からの残光を指します。励起源を除去すると、最初のプラズマが短時間励起された同じ空間に残光が存在するようになります。
時間プラズマがリモートプラズマよりも優れている点は、閉鎖系に封じ込めることができるため、温度と圧力の制御が容易になることです。
時間プラズマは、制御された環境内の大気条件におけるイオン反応を再現するためによく使用されます。
アプリケーション
流れる余韻
フローティングアフターグローは、不活性ガス（通常はヘリウムまたはアルゴン）の流れの中でイオンを生成するために使用されるイオン源です。[4] [5] [6]フローティングアフターグローイオン源は通常、ガスが通る誘電体放電で構成され、励起されてプラズマになります。フローティングアフターグローイオン源は、反応イオンを選択するために選択イオンフローチューブと結合できます。 [7]このイオン源が質量分析と結合されている場合、フローティングアフターグロー質量分析と呼ばれます。
フローイング残光質量分析法では、フローイング残光を利用して、フローチューブ内のヘリウムまたはアルゴンキャリアガス中にプロトン化水クラスターイオンを生成し、下流の質量分析計で測定されるサンプル分子と反応させます。 [8]これらのシステムは微量ガス分析に使用できます。これは、初期イオン化源をターゲット分析物から空間的に分離し、初期イオン化の残光を分析物に向けることで機能します。分析物は下流に追加され、イオン生成物を生成します。イオン イオンの検出は通常、質量分析計または光学分光法を使用して行われます。[9]
静止した残光
定常残光（SA）は、イオン化パルスを受ける電球内のガス混合物からなる遠隔プラズマを研究するための技術です。イオン化パルスの後、混合物のイオン組成は、電球の壁で時間の関数として測定されます。[5]定常残光法は、制御された環境での大気の状態を模倣するため、大気反応の研究によく使用されます。
清掃と殺菌
プラズマ残光は、分解が難しい機械やガラス器具の洗浄および殺菌に効果的な手段であることがわかっています。[10] [11] プラズマ洗浄では、遠隔プラズマ源を使用して残光を生成し、洗浄対象のシステムに送り込み、残光のイオンが汚染物質と反応します。酸素をキャリアガスとして使用すると、イオン化された酸素種が重い有機化合物と反応して、H 2 O、CO 2、COを形成します。これらの生成物はシステムから簡単に排出され、システムから有機汚染物質を効果的に除去します。[12]これにより、システムを分解する必要がないため、分解にかかる時間が節約され、真空システムではシステムの圧力を変更する時間が節約されるという利点があります。
このプラズマ洗浄法は、清浄度が生産性の重要な部分となる化学蒸着法に特に効果的です。 [13]
参照
参考文献
- ^ 「プラズマ辞典」。ローレンス・リバモア国立研究所。2014年8月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年8月12日閲覧。
- ^ Grün, A. E; Schopper, E; Schumacher, B (1953-12-01). 「低密度ガスジェットの電子シャドウグラフとアフターグロー写真」. Journal of Applied Physics . 24 (12): 1527–1528. Bibcode :1953JAP....24.1527G. doi : 10.1063/1.1721218 . ISSN 0021-8979.
- ^ Schmeltekopf, Arthur L; Broida, H. P (1963-09-01). 「ヘリウム中の短時間可視残光」. The Journal of Chemical Physics . 39 (5): 1261–1268. Bibcode :1963JChPh..39.1261S. doi :10.1063/1.1734425. ISSN 0021-9606.
- ^ Ferguson, EE; Fehsenfeld, FC ; Schmeltekopf, AL (1969).放電残光で測定されたイオン-分子反応速度。化学の進歩。第80巻。pp. 83–91。doi : 10.1021/ba-1969-0080.ch006。ISBN 978-0-8412-0081-4. ISSN 0065-2393.
- ^ ab Ferguson, Eldon E. (1992). 「イオン分子反応研究のための流動アフターグロー法の初期開発の個人史」。アメリカ質量分析学会誌(投稿原稿)。3 ( 5): 479–486. doi : 10.1016/ 1044-0305 (92)85024-E。ISSN 1044-0305。PMID 24234490 。
- ^ Bierbaum, Veronica M. (2014). 「流れに身を任せよう: 流れる残光を利用した 50 年間のイノベーションとイオン化学」International Journal of Mass Spectrometry . 377 : 456–466. Bibcode :2015IJMSp.377..456B. doi :10.1016/j.ijms.2014.07.021. ISSN 1387-3806.
- ^ Squires, Robert R. (1992). 「流動アフターグローと選択イオンフローチューブ技術の進歩」.国際質量分析およびイオンプロセスジャーナル. 118–119: 503–518. Bibcode :1992IJMSI.118..503S. doi :10.1016/0168-1176(92)85074-A. ISSN 0168-1176.
- ^ Smith, David; Španěl, Patrik (2005). 「オンライン微量ガス分析のための選択イオンフローチューブ質量分析法 (SIFT-MS)」.質量分析レビュー. 24 (5): 661–700. Bibcode :2005MSRv...24..661S. doi :10.1002/mas.20033. ISSN 0277-7037. PMID 15495143.
- ^ Johnsen, R.; Skrzypkowski, M.; Gougousi, T.; Rosati, R.; Golde, MF (2003). 「流動アフターグロープラズマ中の再結合イオンの光学的分光法」分子イオンと電子の解離的再結合pp. 25–35. doi :10.1007/978-1-4615-0083-4_3. ISBN 978-1-4613-4915-0。
- ^ Shun'Ko, E. V; Belkin, V. S (2012-06-01). 「N2に混合されたO2の誘電体バリア放電プラズマで励起された原子状酸素による表面処理」AIP Advances . 2 (2): 022157. Bibcode :2012AIPA....2b2157S. doi : 10.1063/1.4732120 .
- ^ Moisan, M; Barbeau, J; Moreau, S; Pelletier, J; Tabrizian, M; Yahia, L'H (2001-09-11). 「ガスプラズマを使用した低温殺菌：実験のレビューと不活性化メカニズムの分析」International Journal of Pharmaceutics . 226 (1–2): 1–21. doi :10.1016/S0378-5173(01)00752-9. PMID 11532565.
- ^ A. Pizzi; KL Mittal (2003). 接着技術ハンドブック、改訂・拡張版（2、図解入り、改訂版）。CRC Press。p. 1036。ISBN 978-0824709860。
- ^ 「300 mmおよびフラットパネルCVDシステムのクリーニング用リモートプラズマソースの進歩」。ResearchGate 。2017年4月21日閲覧。