ICP等离子体的温度通常在6000-10000K之间,比较高。这是由于ICP放电产生的等离子体具有以下几个特征:
1、高密度等离子体:ICP放电可以产生密度较高的等离子体,通常在10^16-10^18cm^-3。高密度使等离子体中的粒子频繁碰撞,产生大量热量,导致温度升高。
2、高激发状态:ICP放电可以将气体粒子激发至高能态或离解状态。这种高激发使粒子间的碰撞变得更为激烈,产生更高的热量,引起较高的等离子体温度。
3、低压操作:ICP放电的放电压通常在100Pa左右,属于低压放电。在低压下,等离子体中的粒子平均自由程增加,意味着粒子在两次碰撞间可以获得更高的动能,这也是温度升高的原因之一。
4、电磁场作用:ICP放电中,强大的射频电磁场会使等离子体中的电荷粒子产生加速运动,从而获得较高的动能。这部分动能最终转化为等离子体的内能,使温度增加。
5、增强辐射:等离子体中的高密度电子会增强等离子体的辐射loss,这部分辐射能最终转化为等离子体的热量,引起温度的升高。
由于ICP放电具有产生高密度高激发状态等离子体的能力,在低压下进行操作,并在强大电磁场作用下增强等离子体的辐射损失,这些因素共同导致放电所产生的等离子体温度较高,达到6000K或更高温度。这也是ICP分光法可以实现高效热原子化和电离化的原因所在。
ICP等离子体的概述
1、高密度等离子体:ICP等离子体的密度通常在10^16-10^18cm^-3,属于高密度的等离子体状态。高密度使等离子体中的粒子发生频繁的碰撞过程,从而产生高温。
2、高激发等离子体:在ICP放电的作用下,等离子体中的原子或分子被激发至高能态,并部分电离成为自由电子和离子。这种高度激发的状态使粒子间的碰撞变得剧烈,产生大量热量,引起等离子体温度升高。
3、可热解等离子体:等离子体高温可以使注入其中的原料物质发生热解反应,产生高度离解的原子或离子态。这种状态的粒子非常容易出现各种原子光谱效应,这是ICP-AES和ICP-OES技术的原理基础。