【技术实现步骤摘要】
辉光等离子体稳定
本公开涉及等离子体领域，具体地，涉及一种用于稳定来自等离子体的辉光放电的方法、装置和系统。
技术介绍
等离子体由离子化的气体分子组成，是自由电子、中性分子和各种波长的光的光子的混合。等离子体可以采取多种形式，既可以天然存在(诸如，在恒星、星云、火焰和闪电中)，也可以人为形成(诸如，在高强度电场中进行电弧放电)。等离子体可以在高压和低压下都出现。与高压等离子体相比，减压等离子体的优点在于需要较低的撞击电压(等离子体的点火)和保持电压(保持等离子体的电压)，且由于较低的物类密度而导致的猝灭发生率降低，但是与获得这种低压相关联的成本和复杂性增加，并且离子化的分子的总量可能会减少。等离子体用于材料加工应用中，诸如表面清洁以制备用于薄膜沉积的衬底。它们还用于等离子体照明、臭氧生产、蚀刻计算机芯片和制造太阳能电池。US2018/0197643A1公开了一种使用等离子体的引发作为反应的活化过程来监控和控制放热反应的装置。所述装置在低压下进行操作并使用光子检测设备来监控等离子体以确定其状态，并且针对反应的活化进行调...
【技术保护点】
1.一种方法，包括：/n使用交流激励电压在等离子体单元内产生电场以激励单元中的粒子，从而从所述等离子体单元中的等离子体产生辉光放电；/n在所述交流激励电压的每个激励周期中监控与来自所述等离子体单元中的所述等离子体的辉光放电光学发射相关的一个或多个信号；以及/n响应于所述监控，控制所述等离子单元的一个或多个操作条件处于谐振条件，以在所述交流激励电压的每个激励周期中将来自所述等离子体的辉光放电发射保持在期望的操作范围内。/n
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
20190405 GB 1904896.6;20200406 GB 2005079.51.一种方法，包括：
使用交流激励电压在等离子体单元内产生电场以激励单元中的粒子，从而从所述等离子体单元中的等离子体产生辉光放电；
在所述交流激励电压的每个激励周期中监控与来自所述等离子体单元中的所述等离子体的辉光放电光学发射相关的一个或多个信号；以及
响应于所述监控，控制所述等离子单元的一个或多个操作条件处于谐振条件，以在所述交流激励电压的每个激励周期中将来自所述等离子体的辉光放电发射保持在期望的操作范围内。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述等离子单元上的两个或更多个电极之间产生所述交流电场，并且控制所述操作条件包括在所述电极之间施加交流激励电压并将所述激励电压控制为具有在所确定的谐振频带内的频率。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中在所述等离子体单元上的两个或更多个电极之间产生所述电场，并且控制所述操作条件包括控制所述电极之间的电压梯度，以在所述电极之间实现稳定的电学电流。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述监控包括监控等离子体激励电流。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述监控包括光学地监控来自所述等离子体的辉光放电发射或监控与所述辉光放电发射相关的电学信号。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述监控包括监控反馈电路中的电学电流，并且所述控制包括响应于所监控的电学电流而修改供应给所述等离子体单元上的电极的电学电压。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述控制包括调节激励电压波形和/或频率。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述监控包括将与所述等离子体电流成正比的测量电压与参考电压进行比较。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，所述方法适配为控制所述等离子体单元的多个不同的操作条件。
10.根据权利要求9所述的方法，其中控制多个操作条件包括对一个或多个电学输入参数的高频调节和/或对一个或多个物理配置参数的低频调节。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：在气体分子进入所述等离子体单元之前将能量传递给所述分子，诸如，控制所述气体分子的温度、压力、激励或电离。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，其中在所述等离子体单元中产生的所述等离子体用于生产化学物质。
13.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，其中在所述等离子体单元中产生的所述等离子体用作蚀刻剂，以从材料中去除污染物或杂质。
14.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，其中在所述等离子体单元中产生的所述等离子体用于测量混合物中的气体的浓度。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述气体通过光学手段进行测量。
16.根据权利要求15所述的方法，其中光学测量包括以下任一项：由一个或多个带通滤波器进行的波长选择和由一个或多个光学检测器进行的检测；或由衍射光栅进行的波长选择和由一个或多个光学检测器进行的检测；或借助于光谱仪的波长选择。
17.根据权利要求14所述的方法，其中通过测量由电学反馈电路产生的一个或多个电学参数，诸如，反馈感测电压或反馈电压的电压梯度，或者通过测量所述等离子体单元的电极之间的激励电压或激励电流，来非光学地测量所述气体。
18.根据权利要求14至17中的任一项所述的方法，其中在限定的频率范围上扫描或线性调频驱动频率，并且使用一个或多个测量参数随频率的变化来确定气体混合物中的气体成分的浓度。
19.根据权利要求14至17中的任一项所述的方法，其中在规律的或可变的基础上在限定的频率范围上扫描或线性调频驱动频率，并且等离子体激励频率被积极地适配为符合与要分析的物类混合物相关的峰值谐振。
20.根据权利要求14至16或权利要求18至19中的任一项所述的方法，其中监控所述光学测量包括以所述激励频率的两倍测量信号。
21.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述辉光等离子体用作光源，所述光源的光谱取决于所述等离子体气体和环境条件。
22.根据权利要求1至20中的任一项所述的方法，其中样品气体在进入所述等离子体单元之前被保持在所确定的受控温度下。
23.根据权利要求1至20中的任一项所述的方法，其中将所述等离子体单元保持在所确定的受控温度下。
24.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中将通过所述等离子体单元的气体的流速保持在所确定的受控流速下。
25.根据权利要求1至23中的任一项所述的方法，其中通过所述等离子体单元的气体的流速与反馈系统相适应，以将所述等离子体单元的等离子体电流保持在所确定的值。
26.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在进入所述等离子体单元之前向样品气体添加一种或多种掺杂剂。
27.根据权利要求26的方法，其中掺杂剂是水。
28.根据权利要求1至27中的任一项所述的方法，其中所述等离子体单元在大气压下或高于大气压下进行操作，或被保持在大气压下或高于大气压。
29.根据权利要求1至28中的任一项所述的方法，其中所述等离子体单元中的压力与反馈系统相适应，以将所述等离子体电流保持在所确定的值。
30.一种系统，包括：
等离子体单元；
电场产生器，使用交流激励电压在所述等离子体单元中产生电场以激励单元中的粒子，从而从所述等离子体单元中的等离子体产生辉光放电；以及
控制器模块，用于：
在所述交流激励电压的每个激励周期中，监控与所述辉光放电光学发射相关的一个或多个信号；以及
响应于所述监控，控制所述等离子单元的一个或多个操作条件处于谐振条件，以在所述交流激励电压的每个激励周期中将来自所述等离子体的所述辉光放电发射保持在期望的操作范围内。
31.根据权利要求30所述的系统，其中所述电场产生器包括至少一对电极，并且其中在所述电极上施加电压以在所述等离子体单元中产生所述电场。
32.根据权利要求31所述的系统，其中所述电极与所述等离子体单元的相对侧上的介电阻挡物相连。
33.根据权利要求32所述的系统，其中所述介电阻挡物由诸如陶瓷、玻璃或石英的介电材料制成。
技术研发人员：马丁·洛佩兹，巴赫拉姆·阿里扎德，迈克尔·安东尼·拉特克利夫，尼基·杰伊·巴特森，
申请(专利权)人：仕富梅集团公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB
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