ICP 플라즈마의 발생과 ICP

2004.06.19 16:05

관리자 조회 수:22149 추천:236

일단 플라즈마의 발생 mechanism에 대해서는 잘 알고 계시리라 가정하고 이야기를 시작합시다. 문제를 간단하게 정리해 봅시다. 일단 플라즈마가 발생하기 위해서는 충돌에 의한 에너지전달이 있어야 합니다. 전자는 가벼워 쉽게 가속되는 이유로 전자가 에너지 전달자 역할을 하고 있으며 이들 전자에 에너지를 주기 위해서는 전기장의 역할이 매우 중요합니다. 따라서 이들 전자가 에너지를 효율적으로 전달받고 충돌에 의해 에너지를 중성입자에게 효율적으로 전달한다면 그 plasma generation mechanism은 효율적일 수 밖에 없을 것입니다. 따라서 이들 전자에게 에너지를 가장 효율적으로 전달하기 위해서는 전자에 인가되는 전기장이 효율적으로 형성되면 좋을 것입니다. 또한 전자는 전기장을 따라서 움직임으로 전기장의 경로는 플라즈마 발생에서 전자의 역할을 효율적으로 수행하도록 하는 중요한 인자입니다. 일단 diode type의 반응기에서 DC 방전의 경우 전기장의 경로는 전극간에 형성됩니다. 따라서 전자는 전극을 향해 움직이게 되고 전극으로 손실됨을 예상할 수 있습니다. 만일 전자가 전극에 충돌하기 전에 전극의 극성을 바꾸게 되면 전자가 두 개의 전극사이에서 오랬동안 가속, 충돌의 반응을 격게 될 것입니다. 하지만 이러한 방식의 전자의 가속은 역시 경로가 길어 보다 효율적으로 전자를 가속시키고 충돌시키기 위한 여지가 많이 남아 있습니다. 만일 전자가 전극과 무관한 경로를 움직이고 이들 경로가 반응기의 벽과 떨어진 공간 내에 형성되어 있다면 더욱 효율적일 수 있음을 쉽게 예상할 수 있을 것입니다. 우리는 전기장이 전자의 가속에 필요하다고 알고 있고 전위차를 이용하여 전기장을 형성하는 것 외에도 공간내의 자속이 시간적 변화를 만들면 그 공간 주변으로 전기장이 형성됨을 알고 있습니다. 이는 Ampere's law와 물려서 도선에(antenna) 전기를 흘리면 도선 주변으로 자기장이 형성되고 도선의 전류를 시간에 따라 변화하면 이에 의해 발생되는 자기장도 변하고 이에 의해 유도 전기장이 생기게 됩니다. 이렇게 만들어진 전기장은 공간 내에 분포하게 되며 이는 반응기의 형태나 전극의 크기와 무관하게 공간내에 형성되게 됩니다. 따라서 이들 전기장의 경로는 보다 효율적으로 전자가 움직이고 또한 시간에 따라 방향을 바꾸어 공간 내에서 오랬 동안 가속, 충돌에 반응을 수행할 수 있을 것입니다. 이러한 방법에 의한 plasma 발생 방법을 ICP 라고 합니다.
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