轻度电离气体检测

检测项目

等离子体基本参数：

• 电子密度：基态密度（10⁹-10¹²/cm³），空间分布梯度（参照IEEE1157.2）
• 电子温度：能量分布（0.1-5eV），麦克斯韦偏离度（κ＞3）
• 空间电位：鞘层电压（±20V），浮动电位（精度±0.5V）

离子特性：

• 离子迁移率：低压场强下迁移率（1-5cm²/V·s）
• 离子组分：质荷比（m/z1-200），占比（±0.1%）
• 离子能量分布：能量峰值（5-50eV），半高宽（≥0.5eV）

激发态分析：

• 亚稳态密度：氦2³S（19.8eV）、氩3P₂（11.55eV）浓度
• 辐射跃迁：特征谱线强度（如Ar750.4nm），相对标准偏差≤1%
• 振动温度：氮分子C³Πu态（2000-5000K），转动温度（300-800K）

电学特性：

• 介电常数：高频（13.56MHz）相对介电常数（1.0001-1.005）
• 电导率：直流电导（10⁻⁶-10⁻³S/m），交流电导（频率1-100MHz）
• 德拜长度：空间尺度（0.1-10mm），测量误差≤5%

能量输运：

• 能量损失率：电子碰撞截面（10⁻¹⁶-10⁻¹⁸cm²）
• 扩散系数：双极性扩散（10-100cm²/s），自由扩散（10-500cm²/s）
• 热传导率：中性粒子导热（0.01-0.1W/m·K）

化学反应：

• 离解复合率：氧离子复合系数（10⁻⁷cm³/s）
• 电荷转移：Ar⁺+N₂→N₂⁺+Ar反应速率（10⁻¹⁰cm³/s）
• 附着系数：电子附着截面（10⁻¹⁹-10⁻¹⁶cm²）

光学诊断：

• 发射光谱：波长范围（200-900nm），分辨率≤0.05nm
• 吸收光谱：二向色性（ΔOD≥0.001），光程长（10-100cm）
• 激光诱导荧光：激发波长（532nm），检测限（10⁸cm⁻³）

脉冲特性：

• 上升时间：纳秒脉冲（≤50ns），微秒脉冲（1-100μs）
• 后辉衰减：余辉时间常数（1-100ms）
• 重复频率：脉冲群（1-100kHz），占空比（1-50%）

表面相互作用：

• 溅射产额：离子能量（20-500eV），产额（0.1-10atom/ion）
• 二次电子发射：系数（0.01-1.0），能量阈值（10-50eV）
• 表面电荷累积：电位漂移（≤5V/min）

环境参数：

• 气压控制：工作压力（0.1-100Pa），波动（±0.5%）
• 气体纯度：杂质浓度（≤1ppm），露点（≤-70℃）
• 流场分布：流速（0.1-10m/s），雷诺数（Re≤100）

检测范围

1.半导体晶圆：硅片/化合物半导体表面处理等离子体，重点检测离子污染（Na⁺≤5×10¹⁰atoms/cm²）及紫外辐射损伤

2.等离子显示面板：Ne-Xe混合气体放电单元，核心监控激发态Xe浓度（≥5%）及147nm真空紫外发射强度

3.航天器推进剂：氙离子推力器工质，专项检测双电荷离子比例（≤15%）及束流发散角（≤30°）

4.医用灭菌装置：过氧化氢低温等离子体，关键控制OH自由基浓度（≥10¹⁵cm⁻³）及温度（≤45℃）

5.薄膜沉积系统：磁控溅射镀膜腔体，侧重监测金属离化率（≥30%）及基片偏压电流（0.1-10mA/cm²）

6.废气处理反应器：介质阻挡放电除污，检测NOx分解率（≥90%）及臭氧产率（≤150g/kWh）

7.激光增益介质：He-Ne混合气体放电管，精确测量632.8nm谱线多普勒展宽（≤1.5GHz）

8.高功率开关：SF6断路器中电弧等离子体，重点监控F⁻离子浓度及介质恢复强度（≥10kV/μs）

9.空间环境模拟：电离层等离子体模拟舱，检测参数包括E层电子密度（10⁵-10⁶/cm³）及F层梯度变化

10.材料表面改性：聚合物亲水化处理，关键控制活性氧浓度（≥10¹⁴cm⁻³）及处理深度（0.1-10μm）

检测方法

国际标准：

• IEEE1157.2-2020射频放电等离子体诊断规程
• ISO21237:2019低温等离子体电子密度测量-微波截止法
• ASTME3051-22激光汤姆逊散射测量电子温度标准方法
• IEC62899-402-6:2021印刷电子用大气压等离子体参数检测

国家标准：

• GB/T17626.31-2023电磁兼容-等离子体源阻抗测试
• GB/T39144-2022低温等离子体电子能量分布函数测量四探针法
• GB/T40267-2021等离子体炬光谱分析法通则
• JJF1907-2021静电探针校准规范（含Langmuir探针）

方法差异说明：IEEE1157.2要求探针扫描速率≤1V/s，而GB/T39144允许≤5V/s；ISO21237规定微波频率8-40GHz，国标扩展至6-110GHz；ASTME3051要求光谱分辨率0.1nm，国标放宽至0.2nm

检测设备

1.双Langmuir探针系统：HidenESPion-4（电压扫描±200V，电流分辨率10nA）

2.微波干涉仪：PlasmaSensMWI-170G（频率170GHz，相位分辨率0.1°）

3.四极质谱仪：PfeifferQMG700（质量范围1-200amu，检测限1ppm）

4.光学发射光谱仪：AvantesAvaSpec-JianCeS4096（波长范围200-900nm，分辨率0.035nm）

5.汤姆逊散射系统：Nd:YAG激光器（532nm，脉冲能量1J），ICCD相机（门宽2ns）

6.静电能量分析器：HidenEQP-300（能量分辨率0.1eV，角度接收±3°）

7.太赫兹时域光谱仪：MenloTERAK8（频谱0.1-4THz，时间分辨率50fs）

8.高速示波器：TektronixMSO68B（带宽1GHz，采样率25GS/s）

9.微波谐振腔：PlasmaConsultMPC-200（Q值≥10000，频率稳定性±1kHz）

10.法拉第杯阵列：KimballPhysicsFC-300（电流测量1nA-10mA，孔径0.5-5mm）

11.表面电位计：Trek347-3（测量范围±5kV，分辨率0.1V）

12.激光诱导荧光装置：QuantelBrilliantB（脉冲能量300mJ），PMT检测（响应时间2ns）

13.微波反射计：PlasmaMetricsMPR-200（频率2-18GHz，功率动态范围70dB）

14.热耦真空计：MKS925C（量程0.1-1000Pa，精度±0.5%）

15.质量流量控制器：BronkhorstF-203AV（流量范围0-500sccm，精度

北检(北京)检测技术研究院【简称：北检院】

报告：可出具第三方检测报告(电子版/纸质版)。

检测周期：7~15工作日，可加急。

资质：旗下实验室可出具CMA/CNAS资质报告。

标准测试：严格按国标/行标/企标/国际标准检测。

非标测试：支持定制化试验方案。

售后：报告终身可查，工程师1v1服务。

以上是与"轻度电离气体检测"相关的简单介绍，具体试验/检测周期、检测方法和仪器选择会根据具体的检测要求和标准而有所不同。北检研究院将根据客户需求合理的制定试验方案。