国家标准计划《等离子体参数综合测试方法》由 TC487(全国光电测量标准化技术委员会)归口 ,主管部门为中国科学院。
主要起草单位 中国科学技术大学 、中国科学院空天信息创新研究院 。
| 17 计量学和测量、物理现象 |
| 17.180 光学和光学测量 |
| 17.180.99 有关光学和光学测量的其他标准 |
等离子体,通常被称为物质的第四种状态,是最丰富的物质形式。
等离子体科学让我们了解太阳和恒星、行星电离层和磁层、星际空间以及黑洞周围吸积盘等现象的基本原理。
随着对等离子体的深入研究,等离子体技术逐渐被应用于生活和工业中,等离子体技术在集成电路、微电子、材料改性、生物医疗、环境治理、以及冶炼、喷涂和焊接工艺等行业领域已随处可见,对国民经济具有巨大的影响。
等离子体技术在集成电路、聚合物薄膜改性以及微电子行业、的产值分别高达2000亿、1200 亿和500亿美元左右,在环境保护领域的应用市场(全球废水排放量已达到4000亿立方米,二氧化碳等废气排放达到7亿吨左右)占比达到20%以上,并且均逐年稳步上升。
此外,可控核聚变的实现同样离不开对等离子体的研究。
由此可见,等离子体技术在能源、集成电路、微电子、聚合物薄膜改性、环境保护、医疗等行业的市场是巨大的,高达万亿美元。
然而,目前针对等离子体参数及测试方法均没有提出相关的标准。
等离子体参数的精确控制对于等离子体在集成电路、平板显示器、数字电子以及纳米和生物行业等新兴行业的复杂应用变得至关重要,而等离子体参数的测试和标准化是实现等离子体精准控制的核心技术和首要基础。
以等离子体在生物医疗方面应用为例,在相同的实验环境下,不同施加电压、流速和处理时间下产生的等离子体对细菌、癌细胞的灭杀结果完全不同。
有效控制等离子体参数以及剂量选择性地杀死有害细胞(癌细胞、肿瘤细胞等),同时对正常细胞地损失降低至最小,是目前等离子体技术在生物、临床医学等领域的主要技术问题,解决这一问题的关键基础在于实现等离子体测试方法及参数标准化。
因此,通过对等离子体测试方法和等离子体参数规范化、标准化,精确调控等离子体状态,对推动等离子体技术在工业、农业、医疗等方面的应用和提高应用效率具有重要意义。
等离子体标准化是国内学术界和工业界的迫切需求。
美国物理学会等离子体物理学分会(APS-DPP)以及欧盟2017年规划中都提出了等离子体测试标准以及等离子体剂量问题。
国内中国科学技术大学、中国科学院、清华大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学以及大连理工大学等研究机构均提出等离子体测试测试以及标准问题的重要性。
为积极响应国家“十四五”部署和“高质量发展”要求,本团队布局等离子体参数及测试方法标准化,以推动等离子体技术应用走在世界前沿。
本建议书制定《等离子体参数综合测试方法》标准,旨在为等离子体相关应用及发展提供指导。
范围: 本文件规定了等离子体的术语、定义和参数综合测试方法等。 本文件适用于等离子体活性物质种类、电子密度和电子温度等参数的测试。 主要技术内容: 本文件拟通过对等离子体中活性物质特征波长的识别建立等离子体活性物质种类的测试。通过自由电子与入射激光相互作用发射出的散射光对等离子体电子和离子相关参数进行测试,并对测试所需设备和装置(激光光源系统、激光聚焦系统光学收集系统、光谱仪、控制电路及数据处理系统)、测试过程(预热、设置参数、谱线强度校准、光谱采集)、数据处理、测试报告进行规定。