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等離子體是由大量處于非束縛態(tài)的帶電粒子組成的多粒子體系，它是自然界中除固、液、氣三態(tài)外，物質(zhì)存在的第四態(tài)。等離子體分為高溫等離子體和低溫等離子體。高溫等離子體只有在溫度足夠高時才能發(fā)生，太陽和恒星不斷地發(fā)出這種等離子體，其粒子溫度高達千萬甚至上億攝氏度，可用于能源領域中的可控核聚變；低溫等離子體在常溫下就可以發(fā)生，其電子溫度也可達上千乃至數(shù)萬攝氏度，能使分子或原子激發(fā)、離解、電離、化合。

低溫等離子體也稱非平衡態(tài)等離子體，一般是指電子、離子、中性粒子的溫度Te，Ti，Tn，滿足Te>>Ti且Te>>Tn。之所以稱為低溫等離子體，主要是質(zhì)量大的離子和作為等離子體本體的中性粒子一般都處在室溫，它整體對外表現(xiàn)出很低的溫度；而又被稱為非平衡態(tài)等離子體，主要是電子的溫度可以達到幾個eV（幾萬度），與離子、中性粒子沒有達到熱平衡。

等離子表面處理機處理原理

等離子表面處理機通過對氣體放電就可以產(chǎn)生低溫等離子體。對氣體施加電壓，一些游離的電子在外電場的作用下開始加速，高速的電子會與氣體的原子或分子發(fā)生碰撞。如果電子的能量沒有達到原子的最低電離能，電子就會跟原子發(fā)生彈性碰撞，由于電子的質(zhì)量遠小于原子的質(zhì)量，在彈性碰撞中電子幾乎不失去能量，而接著被電場加速。當電子的能量達到原子的最低電離能時，就會發(fā)生非彈性碰撞，原子吸收電子的能量而發(fā)生電離，除了發(fā)生電離外，還會有激發(fā)躍遷、退激輻射，產(chǎn)生大量的光子和處于亞穩(wěn)態(tài)的原子；如果氣體含有分子和化合物，由于低溫等離子體的碰撞不是很劇烈，會有游離態(tài)的未成對的原子和中性基團產(chǎn)生，它們都具有很高的化學活性。

低溫等離子體中粒子能量參數(shù)范圍為：

電子能量為0～20ev；

離子能量為0～2ev；

激發(fā)態(tài)的原子或分子能量為0～20ev；

可見光與紫外光能量為3～40eV；

而基質(zhì)材料的鍵能通常為幾個ev，可見等離子體中粒子的能量和材料的化學鍵能是匹配的，這就使得等離子體和材料的物理化學行為成為可能。

處于非熱力學平衡狀態(tài)下的低溫等離子體中，電子具有較高的能量，并且電子的散射截面很小，大大地增加了電子對材料表面作用的機會；高溫的電子，其動能較大，電子與基質(zhì)材料表面的原子或分子發(fā)生碰撞引起材料表面分子化學鍵的斷裂，提高粒子的化學反應活性；利用等離子體對材料進行處理可引起材料表面的物理變化(如刻蝕、解吸、濺射、注入、激發(fā)和電離等)如圖一所示和化學變化(如氧化、分解、交聯(lián)、聚合和接枝等)。

圖一等離子表面處理機處理原理

由于等離子體中活性粒子的能量較低，對基質(zhì)材料表面的作用僅有幾十個納米深度，表面改性僅發(fā)生在表面層內(nèi)，基質(zhì)材料的本體性能不受影響。利用低溫等離子體這一特點，可進行材料的表面改性。通過等離子表面處理機處理，材料表面發(fā)生多重的物理、化學變化，或產(chǎn)生刻蝕而粗糙，或形成致密的交聯(lián)層，或引入含氧極性基團，使親水性、粘結性、可染色性、生物相容性及電性能分別得到改善。

以上就是關于等離子表面處理機處理原理的簡單介紹，等離子表面處理機通過對氣體施加足夠的能量使之離化成為等離子狀態(tài)，等離子體的能量較高，很容易與材料表面發(fā)生物理和化學反應，以達到改變材料表面特性(包括親水性、疏水性、粘合性、阻燃性、防腐性、防靜電性以及生物適應性)的目的。