電漿和表面的作用，等離子體中的粒子在接近或接觸材料表面時，與材料物質所產生的各種物理作用和化學作用。
基本介紹
- 中文名：電漿和表面的作用
- 組分：離子和電子
在低溫電漿（見電漿）中，粒子的組分有離子、電子、自由基等帶電粒子和中性粒子；在高溫電漿中，粒子的主要組分是離子和電子。在聚變反應堆中，電漿粒子的組分是離子、電子及聚變產物中子、α粒子等。低溫電漿粒子與材料表面的相互作用 主要有以下類型：吸附和捕獲 入射到材料表面的離子會附著在材料表面上，這種現象稱為吸附現象。如果入射離子具有一定的動能，離子不僅被材料表面吸附，還會深入到材料內部，這兩個效應統稱為捕獲。在入射到材料表面的離子中，未被材料捕獲而反射回電漿中的離子稱為反射離子。濺射 入射到材料表面上的離子具有足夠大的能量（大於10～30電子伏）時，通過離子與材料表面原子的動量交換，材料物質從表面彈射出來，這種現象稱為濺射。濺射出來的物質大多呈原子狀態，也可能是原子團，常稱為濺射原子。來自電漿的中性氣體原子、分子、電子也能產生濺射，但它們的動量都非常小，產生的濺射也較小，可略而不計。輝光放電中的濺射是一個非常重要的過程，常可導致有利結果，也可能產生有害影響。二次電子發射 材料表面受到粒子的轟擊後，表面會發射出電子，稱為二次電子。電子、離子、中性原子、分子以及光都可引起二次電子發射。直流輝光放電大都是由從電極、放電容器壁發射的二次電子維持的。二次電子發射不僅對成膜過程，對於電漿的發生過程也是重要的。材料表面上的化學反應 包括化學吸附、離解和化學濺射。化學吸附指的是氣體分子與固體材料表面發生化學反應後吸附在表面上。氣體分子和固體表面的結合力是化學結合。物理吸附是氣體分子和固體表面以范德瓦耳斯力結合的，強度小於化學結合強度。對於化學吸附，當固體表面暴露在電漿中時，吸附分子會被來自電漿中的電子和離子轟擊而引起離解。離子轟擊固體表面和固體反應之後，固體與離子的化合物會從固體表面飛出，這種現象稱為化學濺射。化學濺射是由固體表面的化學反應引起的。聚變裝置和聚變堆中產生的高溫電漿與材料表面的相互作用 除以上幾種外，還有在器壁表面上起弧（稱為單極弧）的現象和器壁上起泡的現象。當離子注入器壁中某處後，如果離子不能很快擴散開來，則在此處的離子劑量越積越多，劑量積累到一定程度後就在表面上形成氣泡，並逐漸長大，最後破裂，表現出起皮、形成洞或海綿狀的結構。氦離子(α粒子)在固體內的擴散率很小，因而它可能使器壁表面起泡。電漿與材料表面相互作用是實際套用中一個非常重要的問題，它與電漿物理、表面物理、原子物理學、分子物理、電漿化學等學科有著密切的關係。這一問題越來越受到人們的重視。
