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低溫等離子體產(chǎn)生方式

Aug. 18, 2023

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),等離子體被定義為一種含有電子,離子,中性粒子和光子混合物的氣體。由于電子密度和離子密度相等,所以等離子體在宏觀上是中性的。等離子體通常被稱為物質(zhì)的第四種狀態(tài)。事實(shí)上,當(dāng)溫度持續(xù)升高時(shí),固體材料會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)和氣態(tài)。當(dāng)分子氣體的溫度足夠高時(shí),分子被分裂形成原子氣體。進(jìn)一步的能量輸入會(huì)使原子進(jìn)入離子化狀態(tài),氣體最終變成等離子體。

低溫等離子體產(chǎn)生方式

一般而言,用于實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)生產(chǎn)中使用的通常是低溫等離子體,低溫等離子體產(chǎn)生的主要方式是氣體放電,即在電場(chǎng)作用下使氣體電離,產(chǎn)生等離子體。根據(jù)放電機(jī)理、壓強(qiáng)范圍、電源特性等,等離子體的放電方式主要有以下幾種:

(1)電暈放電:

電暈放電裝置通常采用不對(duì)稱的電極、使氣體發(fā)生電離和激發(fā),產(chǎn)生等離子體。電暈放電的特點(diǎn)是電場(chǎng)強(qiáng)度嚴(yán)重不均勻,放電電壓大,放電電流小。

(2)輝光放電:

放電管中的正離子在電場(chǎng)作用下被急劇加速,可獲得足夠的能量撞擊陰極,從而產(chǎn)生二次電子及其它帶電粒子,產(chǎn)生等離子體。輝光放電中電子能量和電子密度較高,可以激發(fā)產(chǎn)生可見光。輝光等離子體是一種發(fā)光的等離子體。

(3)介質(zhì)阻擋放電:

又稱無(wú)聲放電,是一種非平衡態(tài)下的氣體放電,介質(zhì)阻擋放電可在常壓下進(jìn)行。放電過(guò)程中電極和放電氣體之間沒有直接接觸,電極不參與反應(yīng)過(guò)程,避免了電極腐蝕的問題,在實(shí)驗(yàn)室和科研中一般使用較多,具有一定的工業(yè)化前景。

(4)弧光放電:

弧光放電需要電源提供較大能量,在足夠大的電流(幾安培到幾十安培時(shí))下,氣體被瞬間擊穿,從而可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的輝光?;」夥烹娺^(guò)程中會(huì)釋放大量的熱量。

(5)微波放電:

微波放電是將微波能量轉(zhuǎn)化為氣體分子的內(nèi)能,從而使氣體激發(fā)、電離、形成等離子體。微波放電放是一種在低溫下產(chǎn)生等離子體的方法,放電頻率高、氣體活化程度高、電離程度也高。

低溫等離子體的特點(diǎn)主要包括以下兩個(gè)方面:(1)體系中所存在的電子能量極高,它可以激發(fā)材料表面的分子,進(jìn)而促進(jìn)這些活化分子的電離;(2)放電過(guò)程中,反應(yīng)體系的溫度與室溫極其接近,克服了傳統(tǒng)高活化能化學(xué)反應(yīng)所需要的高溫反應(yīng)條件的缺點(diǎn)。


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