1、等离子体室图 1、2 所示，为一种用于生物样品处理（细胞培养）的金属/塑料等离子体室。一个直径 0.3mm的尖锐钨丝制成的射频供电的针（13.56MHz）安装在室的侧壁上。一个波形发生器（ HP33120A）和一个射频放大器（Amplifier Research 75AP250RF）组合在一起，作为射频信号发生器。对等离子体的操作在掺杂有极少量其他气体（O 2，N 2，NO 2）的氦气环境中最容易进行。由质量流量计（Brooks series 5850E）控制的向室内输送的氦气流量一般为 2 Lmin-1。气体通过安装针侧壁的对壁上的小孔向室内输送。该室的容积约为 0.5 L；气体更新周期约为
2、 15 s。该室并不是一个严格的真空泵，因为泄露而进入室的空气数额估计约为其所含气体的 0.5%。这个空气量足以用来制作用于生物样品修饰的活性自由基。所以没必要在氦气中再掺杂其他气体。样品（培养皿、显微镜片）放置在室底部的样品台上。该室提供了两种外部操控：一是横向移动样品台，另一是调整针和样品表面的垂直距离。这个垂直距离对等离子体的影响非常大。图 3 所示为辉光现象的典型图像。当（接地）样品为远程（与射频针的间距超过 2mm）时，放电是微弱的，且集中于针尖地区。而当针靠近接地样品时，辉光遍及针的表面，且亮度大大提高。请注意， （针与样品的）垂直距离不是沿着针的轴向测量的，因为针与样品台之间存在
3、一个大约为 35o的夹角。不过，针的方向并不影响等离子体的表现：辉光总是寻求最短的距离接近表面。功率测量能量从射频信号源到负载（等离子体）的传输是通过一个可调节的匹配器实现最优化的。一个配备有双耦合器的功率计（Amplifier Research PM 2002）放置在射频信号源和匹配器之间，用于监测转发和反射的功率。额定功率即包含等离子体所消耗的功率，也包括射频辐射和匹配器与导线通电热化所损失的功率。这些因素大损耗都很低，但是它们在总功率消耗中的比重仍然可以使其影响达到几瓦的级别。在标准射频放电（10-100W）实验中，它会使功率测定结果出现巨大误差（10-30%） 。当装置中为功率耗散仅为
4、毫瓦级的微型等离子体时，电路的功率消耗将会是压倒性的。因此，准确测定等离子体的实际功率消耗是件很麻烦的工作。等离子体的功率可以用由 Horwitz、Godyak 和 Piejak 提出的减量法进行估算。在相同电极电压下，对装置有等离子体和无等离子体时的额定功率的比较，是一个很好的消耗功率估算方法。使用这个方法时，必须使用一个尽可能接近供电电极的衰减电压探测器测量放电电压；电压功率曲线必须确定。但是，对于微型等离子体（针）电路来说，电压探测器是一个大耗散功率的元件，因此并不推荐使用它来测量电压。幸运的是，当等离子体熄灭时，针电压不发生太大的变化。这是因为（等离子体）放电形成的一个相对较小的负载并
5、没有对电路产生多大的影响。因此，在所有的功率测量中，电压都没有受到监测。放电是通过打开室气孔终止的，这时会有大量空气被吸纳进等离子体。热探测器热探测器是一个焊接着热电偶（J 型）的直径 3mm（这个大下有点怀疑） ，质量 0.13g 的圆形铜基板。铜基板通过样品台上的一个特殊开口安装在室的底部。作为放电开闭的时间的函数，温度由热电偶记录下来。探测器确定的功率通量（J） ，即探测器附近区域的等离子体功率通量，可由以下方式计算出来：等离子体激发（温度上升）： lospJdtTmC等离子体熄灭（温度下降）：losJtp图 4 所示，为一个典型的温度时间解析曲线。曲线的上升和下降部分是与指数函数拟合。等离子体熄灭状态下可以对热量损耗（ ）进行直接测定。由于losJ探测器基板的质量( )和热容量（ ）的乘积是已知的（ ） ，功率通量 J 就容易pmpC1p05.JKmC计算出来了。在等离子体激活反应中，温度的增加量很低（2-3 ） ，所以可以假定热容量不变。o测量需要几秒钟，假设在这个时间尺度里通量值不发生变化。功率通量的测量和拟合已经被重复了很多次；测量结果的不确定度为 10-20%。等离子体室的具体设计原理图如下所示：
