2. Plasma의 생성에 대하여

 

Plasma의 생성

 

Plasma 내에서 전자는 충돌과정을 통하여 원자나 분자에 에너지를 전달

 

 

 

탄성 충돌에서 에너지 전송:

\( W_T = \frac{M}{2m_e} \approx 40,000 \text{ W} \)

(전자와 아르곤 원자의 질량을 에너지 전송으로 나타낸다)

 

비탄성 충돌의 경우:

\( W_T = \frac{m_e}{M} + M \)

(전자는 대부분 에너지를 무거운 아르곤에 전달)

전기장에서 이에 가속 된 전자 에너지는 충돌시 아르곤과의 충돌로부터 Plasma로 전달되며 이렇게 해서 Plasma는 유지된다.

 

Electron과 Atom의 충돌모형 (1) 반발

 

 

 

운동에너지의 부족으로 자유전자가 원자의 내부로 침투하지 못하고 튀겨 나옴.

 

 

Electron과 Atom의 충돌모형 (2) 발광

 

자유전자가 원자의 내부로 침투하여 최외각전자를 여기시킴

최외각 전자가 원래의 자리로 돌아가면서 빛을 냄

 

Electron과 Atom의 충돌모형 (3) 이온화

 

자유전자가 원자의 내부로 침투하여 최외각전자를 여기시켜 최외각전자와 같이 튀어 나옴

 

Plasma 생성

 

원자나 분자를 이온화 시켜야 함

일반적으로 수십만도이상의 고온이 필요

높은 전계를 가해 주면 낮은 온도에서도 이온화 시킬수 있음

          

예를 들면 1mTorr – 100Torr 사이의 압력에서는 1cm당 100V 이상의 전계만 있어도 Plasma가 생성될 수 있음.

 

Plasma의 생성 조건

 

Plasma를 생성하기 위해서는 적당한 압력과 전기장이 필요하다

 

압력이 너무 낮으면 Radical과의 충돌확률이 낮기 때문에 높은 전압이 필요

압력이 너무 높으면 Radical과의 충돌은 쉽게 일어나나, 운동에너지가 너무 낮기 때문에 lgnition이 일어나지 못함