Ինդուկտիվ կապակցված պլազմա

Ինդուկտիվ կապակցված պլազման (անգլ. inductively coupled plasma (ICP)) պարպված խցի ներսում ձևավորված պլազմա է, այրիչ կամ այլ պլազմային ռեակտոր, որը ստեղծված է բարձր հաճախականությամբ փոփոխական մագնիսական դաշտով։ Ինդուկտիվ կապակցված պլազման (ICP) գազային պարպման տեսակ է, որն առաջանում է փոփոխական մագնիսական դաշտով՝ ինդուկտիվ կոճի (ինդուկտոր) օգնությամբ։

ICP-ն ունի նաև այլ անվանումներ՝ ինդուկցիոն պլազմա կամ ինդուկցիոն պարպում։ ICP-ն այրվում և պահպանվում է պլազմայի էլեկտրական հոսանքի ազատ էլեկտրոնների (և իոնների) ցիկլային ինդուկցիոն սրընթաց շարժման հաշվին։ ICP ստեղծելու համար սովորաբար օգտագործում են 1-100 ՄՀց հաճախականությամբ փոփոխական մագնիսական դաշտ։ ICP-ն առաջին անգամ ուսումնասիրել է Հիթթոֆը՝ 1884 թ, երբ սոլենոիդի միջով բարձր հաճախականությամբ հոսանք բաց թողնելու ժամանակ պարպված խցում հայտնաբերել է մնացորդային գազի առկայծումներ, որոնք ընդգրկում էին պարպված ծավալը։

Ի տարբերություն տարողունակ պարպմանը, որն առաջանում և պահպանվում է էլեկտրական (հաստատուն կամ փոփոխական) դաշտի հաշվին՝ ICP-ն առաջանում է մագնիսական դաշտի միջոցով։ Հավասար պայմաններում համեմատելու դեպքում ICP-ն բնութագրվում է ավելի բարձր խտությամբ, քան տարողունակ պարպումը։ ICP-ն մթնոլորտային ճնշման դեպքում բաց այրիչի տեսքով օգտագործվում է անալիտիկ քիմիայում սպեկտրոսկոպիկ (լուսապատկերադիտակային) մեթոդներով իրերի և նյութերի կազմությունը որոշելու համար։ ICP-ն ցածր ճնշման դեպքում (հաճախ ագրեսիվ գազերի առկայությամբ) կիսահաղորդչային միկրոէլեկտրոնիկայի արտադրությունում փակ ռեակտորներում օգտագործվում է պլազմային դուրս մղման համար։ Այրիչում անալիտիկ ICP-ն սովորաբար հանդես է գալիս որպես լուծված նյութ՝ փոշիացրած աերոզոլի տեսքով և պլազմային այրիչ է մտնում արգոնի հոսքի հետ միասին։ Աերոզոլի կաթիլները ընկնելով արգոնային այրիչի պլազմայի մեջ՝ ակնթարթորեն ցնդում են և տարալուծվում՝ առաջացնելով ատոմներ և իոններ։ Անհրաժեշտ նյութը պլազմա ներմուծելու երկրորդ եղանակը հետևյալն է՝ տվյալ նյութը քիմիական եղանակով վերածել գազի մոլեկուլների։ Երրորդ եղանակ՝ հզոր լազերային ճառագայթի միջոցով ստեղծել <չոր> աերոզոլ, որն այրում է նրա տակ դրված նյութի խառնարանը՝ նրա մի փոքր մասը վերածելով մանրատարալուծված աերոզոլային վիճակի՝ այսպես կոչված լազերային աբլյացիայի։ Պլազմայում ատոմներ և իոններ ստեղծելու համար օգտագործվում է ալեհավաքային եղանակը (էմիսիոնային լուսապատկերաչափություն)։

Կիսահաղորդչային արտադրանք ստանալու համար ICP ռեակտորներում պլազմային դուրս մղումը սովորաբար տեղի է ունենում 0,1-10 Պա ճնշման տակ։ Միևնույն ժամանակ իզոտրոպային շերտի հեռացման կամ ռեակտորի ներքին մակերեսի մաքրման համար հաճախ պահանջվում է ճնշման բարձրացում մինչև 1000 Պա, որը էականորեն ցածր է մթնոլորտային ճնշումից (100կՊա= 1000 հեկտա Պա)։ Բացի պլազմային դուրս մղումից միկրոէլեկտրոնիկայի արտադրության մեջ օգտագործվում են տարբեր տեխնոլոգիական պրոցեսներ, օրինակ՝ իոնային իմպլանտացիա, շերտի պլազմաքիմիական աճեցում, շերտի հեռացում փոշիացման եղանակով, մակերեսի պլազմային մաքրում և այլ պրոցեսներ։ Օգտագործվում են նաև տարբեր գազային խառնուրդներ և ռեակտորների տարբեր տեսակներ։

Ինդուկտիվ կապակցված պլազմայի (ICP) առավելություններն են՝

• Անալիտիկ ICP-ն բնութագրվում է էլեկտրոնների բարձր կարգով, ինչպես նաև բարձր ջերմաստիճանով (ավելի քան 6000 Կ), որը գործնականորեն թույլ է տալիս ամբողջությամբ ատոմականացնել ցանկացած տարալուծվող նյութ։
• Պլազմային դուրս մղման ժամանակ ICP-ի էլեկտրոնների և իոնների բարձր խտությունը հանդիսանում է նրա գլխավոր առավելություններից մեկը, քանի որ ապահովում է մեծ արագություն և դուրս մղման բարձր որակ։
• Ինդուկցիոն կոճը սովորաբար գտնվում է այրման խցից դուրս և չի շփվում պլազմայի հետ, չի քայքայվում պլազմայի ագրեսիվ բաղադրամասերից և չի աղտոտվում այրումից առաջացած նյութերով։ Այլ կերպ ասած գազային պարպման այս տեսակը հանդիսանում է ոչ էլեկտրոդային։