隨著(zhù)科技的進(jìn)步、低溫等離子體技術(shù)的迅速發(fā)展及應用，使在生物醫學(xué)、功能材料制備及污染物處理等方面呈現出廣闊的應用前景。微波等離子體作為一種典型的低溫等離子體技術(shù)，其高電離度能夠提供高能量注入效率，同時(shí)無(wú)極放電的結構特點(diǎn)，能夠很好滿(mǎn)足一些對工作環(huán)境有特殊要求的應用需求?；诖?，微波等離子體逐漸成為低溫等離子體技術(shù)的研究熱點(diǎn)。目前關(guān)于微波等離子體的研究主要分為微波等離子體發(fā)生和應用研究?jì)纱箢?lèi)，其中前者主要包括微波等離子體裝置的設計研發(fā)和微波等離子體特性表征，后者則以微波等離子體技術(shù)在發(fā)射光譜光源、薄膜沉積及凈化廢氣等方面的應用研究為主。
微波等離子體技術(shù)及原理
微波等離子體的產(chǎn)生原理是利用波導裝置將微波能量注入氣體分子，誘發(fā)氣體分子產(chǎn)生激發(fā)、電離等一系列反應，進(jìn)而產(chǎn)生高反應活性的等離子體，微波電磁場(chǎng)“空洞結構”的特征能夠將激勵電離產(chǎn)生的等離子體限定在特定的空間內同時(shí)實(shí)現對等離子體的傳輸。微波能量激勵電子產(chǎn)生的途徑依據不同氣壓條件大致可分兩種:在氣體壓力較大時(shí)，微波能量主要轉化為電子熱運動(dòng)能量，誘發(fā)電子和氣體分子的碰撞電離;當氣體壓力較小時(shí)，電子與氣體分子的碰撞運動(dòng)可以忽略，此時(shí)的微波能量則通過(guò)統計加熱效應的方式將能量傳遞給電子。除此之外，當等離子體頻率和微波頻率相同時(shí)，微波能量則可以通過(guò)朗道衰減(等離子體中電子速度與電磁波的相速度相等，一部分共振電子由于持續被微波電場(chǎng)進(jìn)行“直流式”加速，從而奪取波動(dòng)能量的過(guò)程)的方式轉化為電子能量。
微波等離子體技術(shù)及應用
微波等離子體技術(shù)高電離度、放電區域集中及無(wú)極放電的特性，在表面刻蝕、材料制備等方面具有顯著(zhù)的應用優(yōu)勢。典型的微波等離子體技術(shù)有電子回旋共振微波等離子體、表面波等離子和諧振腔微波等離子體。其中電子回旋共振等離子體為低氣壓(10－2～10Pa)條件下利用穩定電磁場(chǎng)激勵電子產(chǎn)生共振作用，進(jìn)而持續激勵周?chē)鷼怏w產(chǎn)生等離子體，其特點(diǎn)是等離子體密度及電離度較高，且裝置簡(jiǎn)單易控;表面波等離子體工作氣壓條件通常為2～200Pa，其典型特點(diǎn)是微波無(wú)法進(jìn)入等離子體區域內部，只能在沿著(zhù)等離子體表面傳輸過(guò)程中激發(fā)高密度的等離子體;與電子回旋共振微波等離子體所需的穩定磁場(chǎng)不同，諧振腔式微波等離子體的產(chǎn)生是依靠微波在諧振腔內形成的高強變電場(chǎng)直接激勵氣體產(chǎn)生等離子體，其工作電壓范圍常維持在幾千至幾萬(wàn)帕范圍。下面介紹微波等離子體技術(shù)的應用研究現狀。
微波等離子體應用于元素檢測
微波等離子體技術(shù)應用于元素檢測的研究范圍較廣，微波等離子體發(fā)射光譜法以其靈敏度高、線(xiàn)性范圍寬、多元素分析和高精確度的特點(diǎn)，在微量元素、痕量元素及重金屬元素檢測方面呈現較大的應用優(yōu)勢。
微波等離子體應用于材料沉積
微波等離子體化學(xué)氣相沉積是基于微波在反應區域內激發(fā)輝光放電的過(guò)程，裝置無(wú)極放電特點(diǎn)很好地避免了材料沉積過(guò)程中電極污染的問(wèn)題，使得設備運行穩定且沉積薄膜質(zhì)量較高，備受廣大學(xué)者關(guān)注。
微波等離子體處理廢氣
微波等離子體應用于有機廢氣處理是基于微波等離子體高電離度、高反應活性的特點(diǎn)，對污染物分子進(jìn)行有效的降解，最終達到廢氣凈化的目的。
微波等離子體技術(shù)的其他應用
除前述微波等離子體的應用研究外，關(guān)于微波等離子體的研究還涉及到等離子體炬裝置研發(fā)、輔助燃燒及金屬表面清洗等方面。
微波放電等離子體作為一種能夠在一定氣壓范圍內產(chǎn)生高密度、高活性、高電離度的低溫等離子體技術(shù)，近年來(lái)一直是氣體放電領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。關(guān)于微波等離子體研究主要分為微波等離子體的發(fā)生及應用研究?jì)纱箢?lèi)。
目前，關(guān)于微波等離子技術(shù)的應用研究較為廣泛的主要有元素檢測、薄膜沉積及廢氣處理，以微波等離子體高效、穩定的技術(shù)優(yōu)勢在這些應用領(lǐng)域取得較高的測量精度和較好的處理效果;此外微波等離子體技術(shù)還在金屬表面清洗、輔助燃燒等方面具有一定的應用價(jià)值。微波等離子體技術(shù)在不同的應用研究領(lǐng)域均呈現出較大的潛在價(jià)值，但在實(shí)際工業(yè)化應用過(guò)程中仍面臨著(zhù)微波源昂貴、運行成本高等問(wèn)題24430