图 3 ICP 光源概略图

以上几种等离子体光源中 ICP 的分析性能最好，也是目前用得最多的一种。图 3 为 ICP 光源概略图，它是一支同轴的石英三管炬。三层套管中都通 Ar 气，但气流量和作用不同。外管中的 Ar 气流量最大，是发生工作等离子体的主气源。中间管中的 Ar 气流量较小。起辅助作用，使发生的等离子体向上稍稍隆起。中心管中的 Ar 气是载气，用它把试样溶液气溶胶化并导入等离子体区。

当管外的感应线圈中通入高频电流时，便会产生高频电磁场使 Ar 气放电产生等离子体。等离子体具有趋肤效应，加上空气动力学因素的作用，在三管炬顶部形成中空的环状等离子体结构，外观呈炽烈的火焰状，各高度处的温度分布如图 3 中所示。这种环状结构的中央部分等离子体密度较低，让样品气溶胶正对着这一区域导入则阻力较小，可溶入等离子体区内部得到有效离解、激发或电离。

与经典的光谱分析相比 ICP 有许多优点：（1）光源稳定，再现性好，克服了长期以来对于固体标样的依赖。（2）检出限低，一般可达 ppb（10 亿分之 1）级。（3）工作曲线的线性范围广，可达 5—6 个数量级。（4）测定精度远比经典发射光谱法高。（5）应用面广，分析速度快。几乎可分析周期表中的所有元素，还能同时进行多元素分析。若与多通道光电光谱仪及计算机联用，其分析速度极快，分析 30 个元素只需一分钟。因此，ICP 已经广泛地用于化工、冶金、地质、农业、医学、环保、地球化学等许多领域，成为当今较为理想的分析方法之一。

在高分子科学上的应用 等离子体技术在高分子科学上的应用发展很快，涉及面广，大致可分为三个方面：（1）等离子体聚合；（2）等离子体引发聚合；（3）高分子材料的等离子体表面改性。其中，等离子体聚合是把有机单体转变成等离子态，产生各类活性物种，由活性物种相互间或活性物种与单体间发生加成反应来进行聚合，是一种新型聚合法。用这种方法易于对聚合物赋予各种功能，特别适合于研制功能高分子。例如电子器件、传感器用的导电高分子膜，集成电路用的光刻胶膜及气体分离膜等。

等离子体引发聚合是把等离子体辐射作为能源对单体作短时间照

射，然后将单体置于适当温度下进行聚合，是一种不需要引发剂的新聚合法，适于合成超高分子量聚合体或单晶聚合体，进行接枝聚合、嵌段聚合、无机环状化合物开环聚合、固定化酶等。

高分子材料的等离子体表面改性是利用非聚合性气体的辉光放电，改变待加工材料的表面结构，控制界面物性或进行表面敷膜。可用来提高塑料的粘接强度，改善棉、毛等天然纤维的加工性能，如浸润性、丝纺性、耐磨性、色牢度等，也可用于表面杀菌。

在半导体器件生产上的应用 等离子体化学在半导体领域取得了许多应用成果，最具代表性的莫过于超大规模集成电路制造工艺上的技术进步。

大规模集成电路的集成度年年都在飞跃发展。例如动态随机存取存储器（DRAM）已从 1980 年的 64 千位发展到 90 年代初的 256 兆位水平。结构尺寸越来越微细，图形线幅小至亚微米量级，使一些传统工艺不可能再满足技术要求。这便持续不断地促进着等离子体技术的开发利用，从 60 年代起至今已经形成一整套“全干法工艺”，包括等离子体氧化、等离子体聚合、等离子体显影、等离子体蚀刻、等离子体除胶等。为大规模集成电路的更新换代提供了可靠的技术基础。从化学的角度来看，实现了许多工艺革新。例如，在传统的湿法工艺中，为了在曝光显影后的 Si 片上腐蚀出图形是采用酸配方，但这种工艺往往引起严重的“钻蚀” 现象，影响微细图形的保真度，重现性差，成品率低，已根本不能满足高集成度器件的要求。等离子体蚀刻则是一种干法工艺，把 CF4 之类的气体导入反应器放电产生等离子体，由生成的高活性氟原子与 Si 反应来达成蚀刻目的。体系的状态及腐蚀机制都与湿法工艺截然不同。布胶、曝光、显影、除胶等也都涉及许多化学问题，工艺上的共同点是干法化、低温化、省资源、省能源，适于大规模自动化生产。

综上所述，等离子体化学已经在许多领域取得了丰硕的应用成果。

我国自 70 年代以来有关等离子体化学的科研课题不断涌现；从 80 年代中后期起在大学化学教学方面也有进展，已经开设了等离子体化学课程并出版了教材。今后，随着越来越多的科技教育工作者对物质第四态感兴趣，应用成果更将层出不穷。