上海師范大學(xué)無(wú)機(jī)合成化學(xué)第10章微波與等離子體下的無(wú)際合成.ppt

1,第六章 極端條件下的合成化學(xué)（微波與等離子體下的無(wú)機(jī)合成）,2,內(nèi)容梗概,一、微波輻射法在無(wú)機(jī)合成中的應(yīng)用 二、微波等離子體化學(xué),3,一、微波輻射在無(wú)際合成中的應(yīng)用,1、微波加熱和加速反應(yīng)機(jī)理 2、沸石分子篩的合成 3、沸石分子篩的離子交換 4、微波輻射法在無(wú)機(jī)固相反應(yīng)中的應(yīng)用 5、在多孔晶體材料上無(wú)機(jī)鹽的高度分散 6、稀土磷酸鹽發(fā)光材料的微波合成,4,引子,微波在整個(gè)電磁波譜中的位置如圖1所示，通常指波長(zhǎng)為1m到0.1mm范圍內(nèi)的電磁波，其相應(yīng)的頻率范圍是300 MHz3000 GHz。 125cm波長(zhǎng)范圍用于雷達(dá)，其它的波長(zhǎng)范圍用于無(wú)線電通訊，為了不干擾上述這些用途國(guó)際無(wú)線電通訊協(xié)會(huì)(CCIP)規(guī)定家用或工業(yè)用微波加熱設(shè)備的微波頻率是2450 MHz(波長(zhǎng)12.2cm)和915MHz(波長(zhǎng)328cm)。 家用微波爐使用的頻率都是2450 Hz。915MHz的頻率主要用于工業(yè)加熱。,5,6,1、微波加熱和加速反應(yīng)機(jī)理,實(shí)驗(yàn)表明極性分子溶劑吸收微波能而被快速加熱，而非極性分子溶劑幾乎不吸收微波能，升溫很小，如表101所示。水、醇類、按酸類等極性溶劑都在微波作用下被迅速加熱，有些已達(dá)到沸騰 而非極性溶劑幾乎不升溫。有些固體物質(zhì)能強(qiáng)烈吸收微波能而迅速被加熱升溫，而有些物質(zhì)幾乎不吸收微波能，升溫幅度很小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表l02所示。微波加熱大體上可認(rèn)為是介電加熱效應(yīng)。,7,8,9,在微波介電加熱效應(yīng)中，主要起作用的是偶極極化和界面極化。 描述材料介電性質(zhì)的兩個(gè)重要參數(shù)是介電性質(zhì)是和介電損耗 。 用來(lái)描述分子被電場(chǎng)極化的能力，也可以認(rèn)為是樣品阻止微波能通過(guò)能力的量度。 是電磁輻射轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃康男实牧慷取＝殡姄p耗 和介電常數(shù) 的比值定義為介電損耗正切(也稱介電耗散因子)，即 tan ， 它表示在給定頻率和溫度下，一種物質(zhì)把電磁能轉(zhuǎn)變成熱能的能力。因此微波加熱機(jī)制部分地取決于樣品的介電耗散因子tan大小。當(dāng)微波能進(jìn)人樣品時(shí)，樣品的耗散因子決定了樣品吸收能量的速率。,10,可透射微波的材料(如玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯等)或是非極性介質(zhì)由于微波可完全透過(guò)，故材料不吸收微波能而發(fā)熱很少或不發(fā)熱這是由于這些材料的分子較大，在交變微波場(chǎng)中不能旋轉(zhuǎn)所致。金屬材料可反射微波，其吸收的微波能為零。吸收微波能的物質(zhì)，其耗散因子是一個(gè)確定值。因?yàn)槲⒉芡ㄟ^(guò)樣品時(shí)很快被樣品吸收和耗散，樣品的耗散因子越大，給定頻率的微波能穿透越小。穿透深度定義為從樣品表面到內(nèi)部功率衰減到一半的截面的距離，這個(gè)參數(shù)在設(shè)計(jì)微波實(shí)驗(yàn)時(shí)是很重要的。超過(guò)此深度，透人的微波能量就很小，此時(shí)的加熱主要靠熱傳導(dǎo)。,11,10.1.2 沸石分子的合成,具有特定孔道結(jié)構(gòu)的微孔材料，由于它們結(jié)構(gòu)與性能上的特點(diǎn)，己被廣泛地應(yīng)用在催化、吸附及離子交換等領(lǐng)域。一般的合成方法是水熱晶化法。此法耗能多，條件要求苛刻，周期相對(duì)比較長(zhǎng)，釜垢浪費(fèi)嚴(yán)重，而微波輻射晶化法是1988年才發(fā)展起來(lái)的新的合成技術(shù)。此法具有條件溫和、能耗低、反應(yīng)速率快、粒度均一且小的特點(diǎn)。,12,1.NaA 沸石的合成,A(Al)型沸石是目前應(yīng)用很廣泛的吸附劑，用于脫水、脫氨等，而且可代替洗衣粉中的三聚磷鈉得到無(wú)磷洗衣物而解決環(huán)境污染問(wèn)題?；谖⒉ㄝ椛渚Щㄆ洫?dú)特的優(yōu)點(diǎn)，微波輻射法合成NaA沸石的結(jié)果總結(jié)如下：,13,14,2.NaX沸石的微波合成,NaX(鹵素）是低硅鋁比的八面沸石，一般在低溫水熱條件下合成。因反應(yīng)混合物配比不同，以及采用的反應(yīng)溫度不同晶化時(shí)間為數(shù)小時(shí)至數(shù)十小時(shí)不等。 用微波輻射法合成出NaX沸石，是以工業(yè)水玻璃作硅源，以鋁酸鈉作鋁源，以氫氧化鈉調(diào)節(jié)反應(yīng)混合物的堿度，具體配比(物質(zhì)的量的比)為,15,用同樣配比的反應(yīng)混合物，采用傳統(tǒng)的電烘箱加熱方法，在100下晶化17h。比較反應(yīng)的時(shí)間，可清楚地看出微波輻射方法的優(yōu)越性。不僅節(jié)省了時(shí)間，更重要的是大幅度地降低了能耗。,16,總之，用微波輻射法合成沸石分子篩具有許多優(yōu)點(diǎn)，如粒度小且均勻，合成的反應(yīng)混合物配比范圍寬，重現(xiàn)性好時(shí)間很短等，預(yù)計(jì)這種新的合成方法能在快速、節(jié)能和連續(xù)生產(chǎn)分子篩、超微粒分子篩，以及在用傳統(tǒng)方法合成不出的一些分子篩等方面會(huì)取得突破。,17,10.1.3 沸石分子篩的離子交換,微波加熱進(jìn)行沸石離子交換具有方便、快速、交換度高，可交換常規(guī)方法不易進(jìn)人位置的離子，尤其適用于實(shí)驗(yàn)室制備小批量離子交換型沸石分子篩樣品。若能制造較大加熱室的微波爐并加裝回流冷凝裝置和連續(xù)加料一出料系統(tǒng)，也可用于制備較大批量的樣品。當(dāng)然關(guān)于交換機(jī)理、熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和交換度、交換率以及與常規(guī)方法制備的樣品在離子占位、配位環(huán)境和理化性能等方面比較工作都有待于進(jìn)一步的研究，僅就目前的結(jié)果看，微波加熱法是很有研究意義的課題，將會(huì)引起沸石分子篩化學(xué)界的研究興趣。,18,10.1.4 微波輻射法在無(wú)機(jī)固相反應(yīng)中的應(yīng)用,無(wú)機(jī)固體物質(zhì)制備中，目前使用的方法有制陶法，高壓法水熱法，溶膠凝膠法，電弧法，熔渣法和化學(xué)氣相沉積法等。 這些方法中，有的需要高溫或高壓；有的難以得到均勻的產(chǎn)物；有的制備裝置過(guò)于復(fù)雜昂貴，反應(yīng)條件苛刻，反應(yīng)周期太長(zhǎng)。 微波輻射法不同于傳統(tǒng)的借助熱量輻射、傳導(dǎo)加熱方法。由于微波能可直接穿透樣品，里外同時(shí)加熱，不需傳熱過(guò)程，瞬時(shí)可達(dá)一定溫度。微波加熱的熱能利用率很高(能達(dá)50一70)，可大大節(jié)約能量，而且調(diào)節(jié)微波的輸出功率，可使樣品的加熱情況方即無(wú)情件地改變，便于進(jìn)行自動(dòng)控制和連續(xù)操作。由于微波加熱在很短時(shí)間內(nèi)就能將能量轉(zhuǎn)移給樣品，使樣品本身發(fā)熱，而微波設(shè)備本身不輻射能量，因此可避免環(huán)境高溫，改善工作環(huán)境。此外微波除了熱效應(yīng)外，還有非熱效應(yīng)，可以有選擇地進(jìn)行加熱。,19,的制備,20,10.1.5 在多孔晶體材料上無(wú)機(jī)鹽的高度分散,擔(dān)載的催化劑，通常是將活性組分分散到具有高比表面的擔(dān)體上而制成的，因而活性組分的分散度對(duì)于提高催化反應(yīng)的活性和選擇性部具有十分重要的意義。通常是將樣品在某一溫度下加熱數(shù)小時(shí)或數(shù)十小時(shí)完成的。,21,10.1.6 稀土磷酸鹽發(fā)光材料的微波合成,22,2.微波等離子體化學(xué),20世紀(jì)70年代以來(lái)，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究，人們發(fā)現(xiàn)用微波激發(fā)產(chǎn)生的等離子體較之常規(guī)的直流和高頻等離子體有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)；電離度高，電子濃度大；電子和氣體分子的溫度比Tc/Tg很高，即電子動(dòng)能很大而氣體分子卻保持較低的溫度，這為實(shí)現(xiàn)低溫條件下化學(xué)氣相沉積提供了良好的條件；適應(yīng)氣體壓強(qiáng)很寬；無(wú)極放電避免了電極污染；微波的產(chǎn)生、傳輸、控制技術(shù)已十分成熟為等離子體的控制提供了很有利的條件等。由于上述諸多特點(diǎn)，目前微波等離子體光譜分析已成為原子光譜分析的一個(gè)重要領(lǐng)域，并發(fā)展起來(lái)微波等離子體質(zhì)譜、色譜用微波等離子體離子化檢測(cè)器等一系列新型分析技術(shù)。,23,10.2.1 微波等離子體及其特點(diǎn),描述等離子體特性的一個(gè)重要參數(shù)是拜德常數(shù)，它由式下式?jīng)Q定： 式中。為真空介電常數(shù)小。ne為電子密度，Tc為電子溫度。德拜長(zhǎng)度是等離子體電中性條件成立的最小空間尺度，只有等離子體的空間長(zhǎng)度L遠(yuǎn)大于德拜長(zhǎng)度(即LD)，一種電離氣體才能稱得上是物質(zhì)第四態(tài)的等離子體，否則它就不成其為等離子體，而仍然屬于氣體。D值與各類平均自由程和反應(yīng)器大小的比值決定了放電行為。描述等離子體特性的另一個(gè)重要參量是等離子體振蕩頻率p(或振蕩周期p)，它由式(103)確定：,24,當(dāng)n e在109一1015范圍內(nèi)，相應(yīng)的等離子體振蕩頻率就落在微波頻段內(nèi)，振蕩周期是等離于體電中性條件成立的最小時(shí)間尺度，只有等離子體其存在時(shí)間p(或p1)才能成為具備自己特有性質(zhì)和行為的等離子體，否則仍屬于氣體。所以所謂等離子體是滿足(Lp， p1)這些條件，在宏觀上呈電中性的電離氣體。若把微波加到氣態(tài)物質(zhì)中，在一定條件下，形成的電離氣體(例如電離度0.1)稱為微波等離子體。,25,等離子體一般可分為兩種類型：熱等離子體(或稱高溫等離子體)和冷等離子體(或稱低溫等 離子體)。 高溫等離子體(如焊弧、電弧爐、等離子體炬等)一般接近于局部熱力學(xué)平衡狀態(tài)，組成等離子體的各種粒子(電子、離子、中性粒子)的速度或動(dòng)能均服從Mawell分布。粒子的激發(fā)或電離主要通過(guò)碰撞實(shí)現(xiàn)，所以激發(fā)態(tài)的數(shù)目服從Boltzman分布，而電子密度n c則可用Eggertsaha公式加以描述。另外，等離子體性質(zhì)的空間變化(梯度)也很小，所以各組分的擴(kuò)散 馳豫(擴(kuò)散為粒子在等離子體中給定兩點(diǎn)間的擴(kuò)散時(shí)間； 馳豫為相應(yīng)激發(fā)態(tài)粒子的弛豫時(shí)間)。體系的動(dòng)力學(xué)溫度、激發(fā)溫度和電離溫度都相等。 低溫等離子體(如輝光放電和等離子體刻蝕以及等離子體輔助化學(xué)氣相沉積中所遇到的情況)中，離子和電子間的碰撞頻率要小得多，所以電子的能量(即溫度Te)比重粒子(包括離子和氣體分子)Th高很多(TeTh)。微波等離子體屬于低溫等離子體，具有如前所述許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。,26,10.2.2 等離子體中主要基元反應(yīng)過(guò)程,1.電離 2.激發(fā) 3.復(fù)合過(guò)程 4.附著和離脫,27,1.電離,由于微波等離子體屬于低溫等離子體，其重粒子溫度相當(dāng)?shù)停娮訙囟群芨?。高能電子與分子碰撞的結(jié)果將產(chǎn)生一系列活化組分其中電離是形成等離子體時(shí)必不可少的基元過(guò)程。主要的電離過(guò)程有： （1）電子碰撞電離 （2）亞穩(wěn)態(tài)粒子的作用及Penning電離 （3）離子碰撞電離 （4）光電離,28,（1）電子碰撞電離,式中，A代表氣態(tài)原子或氣態(tài)分子。作為入射粒子的自由電子經(jīng)碰撞傳能后速度降低。為簡(jiǎn)化起見，以下不再注明碰撞前后入射粒子的速度變化。電子碰撞電離是等離子體中產(chǎn)生帶電粒子的主要源泉。,29,由于電離機(jī)制的不同，又可將電子碰撞分為如下幾種,直接電離：實(shí)際上，前式所表示的是電子碰撞直接電離。直接電離乃是一種最普遍的電離方式，因而具有代表性。 離解電離：多原子分子還可能發(fā)生離解電離。 累積電離：如果一種分子先被激勵(lì)成激發(fā)態(tài)，再經(jīng)電子碰撞而電離則稱為電子碰撞累積電離。 式中、A*為激發(fā)態(tài)分子。但這種電離過(guò)程除非A*是壽命長(zhǎng)的亞穩(wěn)態(tài)粒子外，并不怎么重要。,30,（2）亞穩(wěn)態(tài)粒子的作用及Penning電離,亞穩(wěn)態(tài)原子和亞穩(wěn)態(tài)分子對(duì)原子、分子的激發(fā)或電離都起著相當(dāng)重要的作用。特別是高能態(tài)的亞穩(wěn)態(tài)粒子顯得更為重要。亞穩(wěn)態(tài)粒子的生成機(jī)制主要有以下幾種： 式中，X，Xm，X*。分別為某粒子的基態(tài)、亞穩(wěn)態(tài)和激發(fā)態(tài)。在第二種情況下，激發(fā)能級(jí)顯然比亞穩(wěn)能級(jí)高，屬于輻射躍遷。第三種情況也可認(rèn)為激發(fā)態(tài)粒子處于更高能量狀態(tài)，但能級(jí)間的差值轉(zhuǎn)變成了電子的動(dòng)能，屬于無(wú)輻射躍遷。 此外，分子還可借下列過(guò)程形成亞穩(wěn)態(tài)。,31,有亞穩(wěn)態(tài)粒子參與的電離過(guò)程也可依不同特點(diǎn)分為以下幾種：,有亞穩(wěn)態(tài)粒子的累積電離：亞穩(wěn)態(tài)粒子自身已具有相當(dāng)大的內(nèi)能，與電子碰撞又會(huì)進(jìn)一步獲得能量，若累積的能量超過(guò)電離能時(shí)便發(fā)生累積電離。 這種累積作用在氣體放電中起著很重要的作用。因?yàn)閷?duì)于輝光放電這樣的弱電離等離子體來(lái)說(shuō)，電子溫度只有數(shù)個(gè)電子伏特，能夠滿足累積電離的電子數(shù)要比能引起直接電離的電子數(shù)多得多，以至于有時(shí)累積電離甚至可超過(guò)直接電離。,32,Penning電離：如果亞穩(wěn)態(tài)粒子Xm與中性原子或分子Y相碰撞，且前者的激發(fā)能Em大于后者的電離能Ei即Em Ei時(shí)，便可以使中性粒子Y電離?？捎洖?其中Xm的亞穩(wěn)激發(fā)能與Y的電離能之差轉(zhuǎn)換成電子的動(dòng)能。Penning電離在氣體放電中起著很重要的作用。,33, 亞穩(wěn)態(tài)粒子間的碰撞電離：實(shí)際上， 上式(10l0)中的Y粒子在碰撞前可以是基態(tài)的，也可以是激發(fā)態(tài)的，甚至在同類的兩個(gè)亞穩(wěn)態(tài)粒子之間也可發(fā)生如下所示的電離。 這也可視為一種Penning過(guò)程，只不過(guò)能量條件是2E mEi。但在一般的輝光放電中亞穩(wěn)態(tài)粒 子的密度遠(yuǎn)比中性粒子低，加之能量條件的限，這一過(guò)程所起的作用并不重要。,34,(3)離子碰撞電離,在輝光放電等離子體中這個(gè)過(guò)程所起作用也很重要。,35,（4）光電離,設(shè)某種粒子的電離能為Ei，那么只要光子能量滿足hvEi光電離便可以發(fā)生。 等離子體中的光電離不僅可由外界的入射光作用產(chǎn)生，也可藉等離子體輻射產(chǎn)生。,36,2.激發(fā),在弱電離等離子體中，中性粒子的激發(fā)主要是由電子碰撞引起的?；鶓B(tài)原子通過(guò)與自由電子的非彈性碰撞得到能量而躍遷的過(guò)程又可分為兩種： 一種是光學(xué)允許躍遷，另一種是光學(xué)禁阻躍遷。 后者是由入射電子與原子外層電子的交換相互作用而引起的，其激發(fā)態(tài)能級(jí)為亞穩(wěn)能級(jí)，也叫做亞穩(wěn)躍遷。 電子碰撞使分子激發(fā)的問(wèn)題比原子激發(fā)復(fù)雜得多，這是因?yàn)榉肿蛹ぐl(fā)不僅可產(chǎn)生分子的電子激發(fā)態(tài)，還可產(chǎn)生分子振動(dòng)激發(fā)和轉(zhuǎn)動(dòng)激發(fā)，其中電子激發(fā)和振動(dòng)激發(fā)更為重要，因?yàn)榉肿拥碾娮討B(tài)和振動(dòng)態(tài)的改變對(duì)分子化學(xué)活性有很大的影響。,37,3.復(fù)合過(guò)程,復(fù)合是電離的逆過(guò)程。即由電離產(chǎn)生的正負(fù)荷電粒子重新結(jié)合成中性原子或分子的過(guò)程。主要的復(fù)合過(guò)程有如下幾種：,38,（1）三體碰撞復(fù)合,復(fù)合過(guò)程總會(huì)釋放能量的，而且必須遵守能量守恒定律。在三體碰撞復(fù)合中，多余的能量傳遞給第三個(gè)離子。上式表示的三體復(fù)合過(guò)程是這樣進(jìn)行的，首先兩個(gè)電子在某個(gè)離子附近相互作用其中一個(gè)電子把能量交給另一個(gè)電子后落人離子的靜電場(chǎng)中形成束縛電子，剛被束縛的電子一般總是處在高能級(jí)上，即原子處于高激發(fā)態(tài)A*。然后A*再通過(guò)自發(fā)輻射(光學(xué)允許躍遷)或碰撞去激發(fā)(光學(xué)禁阻躍遷)返回基態(tài)。即,39,(2)輻射復(fù)合,復(fù)合過(guò)程中多余的能量以光輻射形式釋放。,40,（3）正負(fù)離子碰撞復(fù)合,這是有負(fù)離子存在的等離子體中最重要的復(fù)合過(guò)程，其主要機(jī)制有以下幾種：,41,在離子復(fù)合過(guò)程中，放出的能量等于一個(gè)粒子的電離能和另一粒子的電子親和勢(shì)之差。放出能量的方式可以是光輻射，也可使粒子激發(fā)，或者轉(zhuǎn)變粒子的動(dòng)能，式3)中的KE即表示動(dòng)能項(xiàng)。由于負(fù)離子半徑大，運(yùn)動(dòng)速率又比較緩慢，因而正負(fù)離子的復(fù)合概率比電子復(fù)合大得多。相應(yīng)的復(fù)合速率也比電子附著產(chǎn)生負(fù)離子的速率大得多。,42,4.附著和離脫,放電等離子體中的荷電粒子，除了電子和正離于外，還會(huì)有負(fù)離子。原子或分子捕獲電子生成負(fù)離子的過(guò)程稱為附著。附著的逆過(guò)程則稱為離脫。附著的機(jī)制包括電子附著、輻射附著、三體附著和離解附著等,43,以上簡(jiǎn)要地介紹了一些主要的基元反應(yīng)過(guò)程。當(dāng)然等離子體中的基元反應(yīng)遠(yuǎn)不止這些，但這些無(wú)疑是最重要的。尚需說(shuō)明的是，依等離子體的發(fā)生條件不同，可能會(huì)有許多基元反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。究竟存在哪些基元反應(yīng)，生成了什么活性物種，哪個(gè)是主要的，則要靠“等離子體診斷”來(lái)確定，以便控制適宜條件來(lái)獲得所需的等離子體狀態(tài)。,44,從目前等離子體化學(xué)發(fā)展水平看，比較有用的等離子體反應(yīng)主要有以下四類,45,就上述第類反應(yīng)而言，在工藝技術(shù)上若選擇合適的氣體經(jīng)輝光放電后與固體材料A反應(yīng)使其全部或表面的一部分形成揮發(fā)性生成物除去，則為半導(dǎo)體集成電路工藝中的等離子體刻蝕（PE）同樣是這類反應(yīng)，尚可利用氧氣放電，讓有機(jī)物質(zhì)中的碳?xì)涑煞肿兂蒀02和H20等揮發(fā)掉，這在半導(dǎo)體干法工藝中用于除去光刻膠，稱為等離子體灰化（Plasma Ashing），而在分析化學(xué)領(lǐng)域，則采用此法對(duì)有機(jī)物樣品進(jìn)行“低溫”灰化，以便對(duì)剩下的無(wú)機(jī)物成分進(jìn)行所需分析。再者，如果能使反應(yīng)中生成的氣態(tài)物質(zhì)C(g)在反應(yīng)器的另一端發(fā)生逆反應(yīng)，讓A(s)重新析出，則為等離子體化學(xué)氣相輸運(yùn)(PCVT)。,46,第類反應(yīng)表示兩種以上氣體在等離子體狀態(tài)下相互反應(yīng)，新生成的固體物質(zhì)通常是以薄膜形式沉淀在基片上，這是作為制膜技術(shù)廣泛應(yīng)用的等離子體化學(xué)氣相沉積(PVCD)。如果其中的反應(yīng)物種之一是先供借助荷能粒子從靶子上濺射下來(lái)的，然后再經(jīng)反應(yīng)生成薄膜，則屬于濺射制膜技術(shù)。在此類反應(yīng)中，反應(yīng)物也可以是有機(jī)單體發(fā)生的等離子體，即等離子體聚合。,47,第類反應(yīng)表示氣體放電等離子體與固體表面反應(yīng)并在表面上生成新的化合物。由此能使表面性質(zhì)發(fā)生顯著變化，所以稱為表面改性或者叫表面處理。表面改性可以在金屬表面，也可以在高分子材料表面進(jìn)行。前者如金屬的表面氧化和表面氯化等，后者即為高分子材料的表面改性。,48,第類反應(yīng)中，固體物質(zhì)M的表面起催化作用，促進(jìn)氣體分子的離解和復(fù)合等等。,這里要著重指出的是 1.所有這些反應(yīng)都涉及一個(gè)共同的問(wèn)題，即等離子體與固體表面的相互作用問(wèn)題。隨著等離子體化學(xué)領(lǐng)域的迅速拓展，對(duì)表面過(guò)程重要性的認(rèn)識(shí)越來(lái)越加深，迫切需要揭示等離子體中的固體表面到底發(fā)生了一些什么過(guò)程，過(guò)程速率和作用如何，輝光放電中的現(xiàn)象與表面過(guò)程之間有什么聯(lián)系等 2.由于在等離子體中存在著電子、離子、中性原子、分子等許多能量和性質(zhì)都不相同的組分，實(shí)際發(fā)生的反應(yīng)往往頗為復(fù)雜；既有形成欲得產(chǎn)物的正反應(yīng)，又有使該產(chǎn)物破壞的負(fù)反應(yīng)或逆反應(yīng)，且往往兩者都有很高的反應(yīng)速率。因此，有的反應(yīng)雖然從熱力學(xué)角度看完全行得通，但是在實(shí)踐中卻往往很難加以利用。,49,10.2.3 獲得微波等離子體的方法和裝置,獲得等離子體的方法和途徑是多種多樣的，下圖為等離子體的主要生成途徑。除了宇宙星球、星際空間及地球高空的電離層屬于自然界產(chǎn)生的等離子體外，其它的都是人為產(chǎn)生的等離子體。微波等離子體是靠氣體放電的辦法獲得。,50,51,下圖是產(chǎn)生微波等離子體的裝置的基本框圖,52,下圖則是一種微波等離子體輔助CVD反應(yīng)器，利用此反應(yīng)器成功地在非常低的基片溫度（約100度）下沉積出質(zhì)量很好的氧化硅膜。稍加修改后，也可用于其他合成化學(xué)反應(yīng)。,53,10.2.4微波等離子體的應(yīng)用,1.微波等離子體快速制備光導(dǎo)纖維 2.微波等離子體做強(qiáng)功率激光的高效激發(fā)泵源 3.MPCVD制造太陽(yáng)能電池薄膜 4.MPCVD制造Tc超導(dǎo)薄膜 5.微波等離子體刻蝕技術(shù) 6.MPCVD合成金剛石薄膜 7.低功率微波等離子體合成氨 8.低功率微波等離子體合成氮氧化物 9.微波等離子體合成與制備聚合物膜和無(wú)機(jī)膜,