И.Л. Кнунянц - Химическая энциклопедия, том 3 (1110089), страница 347
Текст из файла (страница 347)
часов в зависимости от вида обрабатываемого материала, необходимой глубины модифнцир. слоя и т.п. Хорошо разработаны процессы азотировання, борирования, силицирования, тнтанирования и т.пт модификация пов-сти полимерных разделит. Мембран, резиновых изделий и др. Лмл.. Исполвзованне плазмы в хамя пасах промокал, пер. с англ., М,, 1979; плазмохямптескяе реакппн я пропессы, м., 1977; компаннсп в.3., Овсанпяк аз А. А., Пол а к Л. О., Хнмякесане реакции в турбулентаых потоках таза Я плазмы, М., 1979; Пвазмокпмав-81, ч. 1-2, Мт 1987.
Аж Оесллламм. ПЛАЗМОХЙМИЯ, изучает кинетику н механизм хим. превращений и физ.-хим. процессов в низкотемпературной плазме. Низкотемпературной принято считать плазму с т-рой 10з-!Оа К н степснью ионизапии 1О а — 10 ', получаемую в электродуговых, высокочастотных и СВЧ газовых разрядах, в ударных трубах, установках адиабатич. сжатия (см. Лдиабагпического сжатия метод) и др.
способами. В П. особенно важно разделениенизкотемпературной плазмы на квазиравновесиую, к-рая существует при давлениях порядка атмосферного и выше и характеризуется общей для всех частиц т-рой,и неравновесную, к-рая м,б.получена при давлениях менее 30 кПа и в к-рой т-ра сноб. электронов значительно превышает т-ру тяжелых частид (молекул, ионов). Это разделение связано с тем, что кииетич. закономерности квазиравновесвъзх плазмохим. процессов определяются только высокой т-рой взаимодействующих частиц, тогда как специфнха неравновесных плазмохим. процессов обусловлена гл. обр.
большим вкладом хим. р-ций, инициируемых «горячими» электронами, Квазиравиовесиые плазмохимнчесиие процессы. В практически интересной области т-р (3 — 5) !О' К хим. р-ции протекают со столь высокими скоростями, что их характерные ВРЕМЕНа гх СтаНОВЯтСЯ ОДНОГО ПОРЯДКа С ХаРаКтЕРНЫМИ временами 1„ процессов тепло- и массопереноса, т.е.
критерий Дамкелера !у = 1„771, Э 1 (см, Акакрокынетика). В результате процессы могут перехошпь нз кинетич. области протекания в диффузионную. Механизмы р-дий также могут претерпевать значит. изменения; в частности, могут играть существ. роль р-цин с участием частиц, возбужденных по внугр.
степеням свободы. Плазму в этом случае рассматривают либо как эффективный энергоноситель, либо как источник химически активных частид (атомов, радикалов, возбужденных частиц), но чаще всего — в том н другом качествах одновременно, Анализ кинетики плазмохим. процессов проводят с учетом газодинамич. особенностей течения !101 ПЛАЗМ ОХИМИЯ 555 реагирующей смеси в реакторе, тепло- и масаюбмена, как правило, в условиях интенсивной турбулентности и при наличии возвратных течений в канале реактора (см, Плазмохимическал лтехыологыя).
В тех случаях, когда целевой продукт процесса находится в области равновесного протекания р-цни, при исследовании процесса может оказаться достаточным применение термодинамич. анализа. Классич. пример подобного процесса — фиксация атм. азота в электро- дуговых плазмотронах. Нера ананасные плазмвхимнчеасве процессы. Энергия электрич. поля газового разряда передается электронам, к-рме отдают ее др.
частицам плазмы прн столкновениях. Прн упругих столкновениях вследствие относительно малой массы электронов эффективность передачи энергии тяжелым частицам невелика; кроме того, при пониж. давлениях среднее число столкновений частиц в единицу времени вообще относительно мало. Это приводит к тому, что средняя энергия электронов существенно превышает среднюю энергию тяжелых частиц. Так, в плазме тлеющего разряда в газах пря давлениях 10 — 10' Па средняя энергия электронов составляет обычно 3-10 эВ, тогда как постулат.
энергия тяжелых частиц и вращат. энергия молекул не превышают 0,1 эВ; в то же время колебат. энергия молекул может приближаться к средней энергии электронов. При указанных энергиях электронов возрастает число их неупругих столкновений с тяжелыми частицами, приводящих к хим. р-циам (в т.ч. к ионнзацни) и возбуждению частиц по внутр, степеням свободы, гл. обр. электронньам. В свою очередь, ионы н возбужденные частицы (особенно в метастабнльиых злектроиньзх состояниях) могут оказывать определяющее влияние на механизм и кинетику плазмохим.
р-ций. Скорости р-ций с участием возбужденных частиц, ионов и радикалов превышают, как правило, скорости образования этих частиц, поэтому суммарная скорость хим. превращения лимитируется именно стадией образования. В лаб. установках низкотемпературная плазма ограничена твердыми стенками сосуда, в к-ром она генерируется, и прн поннж. давлениях характерные времена диффузии частиц к степкам сосуда сближаются с характерными временами хнм. р-цнй. В результате роль гетерог. физ.-хнм. процессов возрастает в такой мере, что нх необходимо учитывать при анализе механизмов и кинетики плазмохнм.
р-ций. Среди р-пнй, протекающих в неравновесной плазме, нанб. распространены диссопиативная ионизация молекул, диссопиация через электронно-возбужденные состояния, днссопиатнвное прилипание электронов к молекулам, ступенчатая диссопиация электронным ударом, диссоциативная рекомбинация при столкновениях мол. ионов с электронами н тяжелых частиц между собой (см. Ионы в газах). Часто наиб. интерес представляют именно гетерог. процессы, напр. образование (нли травление) пленок разл.
природы на внутр. нов-сти реактора илн на помещенных в плазму подложках. И без того нелегкая задача анализа кинетики и механизмов хим, р-ций осложняется тем, что, как правило, энергетнч. распределение электронов существенно отличается от максвелловского (особенно в высокоэнергетич. области, наиб. важной с точки зрения П.), а заселенность квантовых уровней частиц во мн.
случаях не описывается ф-лой Больцмана. Плазмохим. р-ции являются в оси. многоханальнымн процессами; число реализующихся каналов и нх детальные механизмы могут претерпевать существ. изменения при изменении параметров плазмы (уд. энергии, степени ионизации, давления, состава).
При проведении хим, р-ций в условиях неравновесной плазмы собственно реактор и генератор плазмы в большинстве практически интересных случаев совмещены. Это требует учета влияния электромагн. полей на св-ва плазмы н, следовательно, на кинетику и механизмы плазмохим. р-ций. Протекание р-ций в условиях неравновесной плазмы описывается неравновесной химической кимешякой.
Характерный пример плазмохим. продесса в неравновесной плазме — образование твердой пленки полимера на стенках плазмохим. реактора н помещаемых в него подложках в 1102 55б ПЛАМКННАЯ плазме тлеющего разряда в смесях углеводородов с инертными газами. Осн, канал днссопиации молекул исходного углеводорода-их возбуждение в нестабильные и предиссоциируюшие электронные состояния посредством прямого электронного удара. В области давлений от !О до !О Па, нри уд. мощностях плазмы от 5 до 20 Втусм~, относит. концентрации углеводородов в инертных газах от 0,1 до !0% по объему и временах пребывания в плазме от 5 мс до 100 с диссопиацией через колебат.
возбуждение можно пренебречь, а вклад диссоциации в ионна-мплекудяриыя рва«- лиях становится существенным лишь вблизи ниж. границ указанных областей изменения давления и концентрации углеводородов. При уменьшении давления распределение электронов по энергиям-осн. кинетич. параметр неравновесной плазмы-обогащается в области больших энергий, в результате чего увеличивается константа скорости диссоциации молекул углеводородов, слабо зависшцая от природы исходного углеводорода (в ряду СНе, СзНо, СзНе, СеН,о, СзН,з и т.д,). Предложенные механизмы образования и роста полимерной пленки весьма сложны.
Согласно одной из гипотез, все продукты диссоциадии исходного углеводорода в газовой фазе переходят в пленку; в рамках др. гипотезы адсорбированные иа пов-сти твердой подложки или уже образовавшейся пленки молекулы «пришиваютсяа к последней потоками ионов и электронов. Результаты ызмерений скорости роста пленки попадают в область между результатами расчетов, соответствующих указаннмм гипотезам. Лылс теорегкчсскав я пряглаввае плезмохамвя, М., 1975; Слоееп. к ай д. И., Мехаяяпяы хкмвческю реем»я в веравксмсной плазме, М., 1988; Свяпв сседклеявй в плазме, сомряаыей углеводороды, М., 19851 Мехвввзмы плазмохвмяческвх рваный углеводородов к углеродсодер»ашях молекул, ч.
1-2, М., 1987; опек Л. С., [в др), Хвмвя явками, Новссвб., 1991. д. д Оеслм»яое. ПЛАМЕННАЯ ФОТОМЕТРЙЯ, см. чУаязамеягрия пламени эмиссионная, ПЛАНАРНАЯ ТЕУ[НОЛОГИЯ (от англ, р1апаг-плосш5й), совокупность способов изготовления полупроводниковых приборов и ннтегральных схем путем формирования их структур только с одной стороны пластины (подложки), вырезанной из монокрнсталла. П.т.-основа микроэлектровики, методы П.т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
