等离子体技术与应用(综合篇)

关于课程

1 课程讲授

z必要的基础介绍；

z建立基本物理图像，基本概念理解；

z技术比较；

z重要应用；

z表述：文字、图表、公式

z详略----详：重要，不了解。略：（已掌握）

z重复：

2 图书馆参考书

z DC多，rf、微波少

z理论多，技术少

z旧知识多、新进展少

注意部分参考

3．考试

z闭卷笔试：公平

z重点：理解、了解

z直博生

等离子体技术和应用（综）

§1．关于技术的定义

①技术（technology）的原意----木匠。

木匠能按照人们的需求与意图把木料加工、组合，制成物品。所以亚里斯多德称技术是制造的智慧。

②技术的现代定义：

技术是指人类在利用、改造和保护自然的过程中通过创新所积累的经验、知识、技巧以及为某一目的共同协作组成的工具和规则体系。

③科学技术：

科学技术是不断发展着的概念，人们有各种广义个狭义的理解。在我国科技管理活动中，对科学技术的理解通常采取广义的概念。

科学是关于自然、社会和思维的知识体系，其任务是认识自然现象、探索自然规律，属于认识自然的范畴。

技术一般是指人类改造自然和创造人工自然的方法、手段与活动的总称。

广义地讲，技术既包括生产实践经验和自然科学原理而发展成的各种工艺操作方法与技能，又包括相应的生产工具和其他物质设备，以及生产的工艺过程或作业程序等。

附：关于技术创新的定义:

定义1：生产要素的新组合

定义2：技术的首次商业应用

§2．等离子体技术

包括两部分：

（1）等离子体源的制造ÖÖ工具研究ÖÖ新源，新外围设备

优化、组合。

（2）等离子体源的应用ÖÖ工具应用ÖÖ新领域、新参数范围等。

}等离子体源的制造技术所涉及的因素

}等离子体源的应用技术

所利用的特性：

光、热、电、化学

作用区：

a)等离子体中---合成气体、转化气体、合成细粉

b)等离子体/固体表面—薄膜沉积、刻蚀、表面改性、消毒、灭菌、切割等

c)等离子体/液体---化学合成、消毒

d)等离子体多相作用

}等离子体技术的社会作用

生产新能源

核聚变 优点：

太阳能利用（太阳能电池---多晶硅、光电半导体薄膜）

提高生产加工过程的效率和效能

表现：（1）更有效、更便宜达到工业相关结果的能力；

（2）完成其它方法不能完成的任务

原因：在工业应用上等离子体具有两个主要特征

（1） 等离子体具有更高的温度和能量密度；

（2） 等离子体能够产生丰富的活性成分

光子（紫外和可见）、电子、离子、白由基；高反应性的中性成分，受激原子态，

活性分子碎片，如单体。

§3．等离子体技术的应用领域

1）能源

z受控核聚变

（美国）

（美国之外）

z磁流体发电

z节能材料 (low-e film, 热障材料)

z太阳电池（a-Si film）

z能源工程（等离子体开关，断路器、氢闸流管）

2）信息

z分立元件（高功率射频管）、集成电路芯片

z音频、视频、磁记录、光纤、固体激光、光波导、 光放大

z平面显示：PDP、FED、TFT

3）新材料

z金刚石、SiC、C-BN、C3N4、高温超导薄膜、高品质陶瓷、超细粉

z纳米颗粒、膜、管

z同位素分离

4）冶金、机械加工

z精炼

z溶化、切割、焊接、表面改性、装饰

z等离子体喷涂：抗热、耐磨、修复

z离子束镜面打磨

z激光打孔

5）化工

z等离子体催化、等离子体合成催化剂

z PECVD

z聚合、引发聚合

z有机高分子表面改性

6）航空、航天

z等离子体推进器

z飞机、航天器部件（耐热、耐磨）

z固体润滑剂

7）农业

z低能离子种子改性

z等离子体种子改性

8）医药保健

z等离子体消毒、灭菌

z假肢、人工器官表面改性

9）食品、饮料

z臭氧处理饮用水

z等离子体杀菌

10）环保

z固体、液体、气体有毒废弃物处理11）纺织

表面处理增强、可染、可纺、可印、防静电

12）照明、广告

z气体放电灯（dc, rf）霓虹灯

13）国防、军事

z氢弹

z武器部件表面处理

z飞机、天线等离子体隐身

z电磁炮

z电子炮

§4 基于等离子体的设备、器件

z等离子体开关

z光源、离子源、电子源、原子源

z真空电子器件

z薄膜平面显示器

z自由电子激光

z微波回旋管

z X射线源

z气体激光器

z PSII(plasma source immersed implantation)

z等离子体薄膜沉积装置

z等离子体刻蚀机

z等离子体氮化炉

z等离子体炬

z等离子体切割机

附：等离子体物理与技术的发展历史