Jul. 31, 2023
等離子體(Plasma)是區(qū)別于固態(tài)、液態(tài)以及氣態(tài)之外的另一種物質(zhì)存在形式,稱之為物質(zhì)的第四態(tài)。主要由帶電的正粒子、負(fù)粒子(包括正離子、負(fù)離子、電子、自由基和各種活性基團(tuán)等)組成的集合體,其中正離子和負(fù)離子(電子)的數(shù)目相等,因此,又被稱為等離子體。
等離子體廣泛存在于宇宙當(dāng)中,99%以上的物質(zhì)都是以等離子狀態(tài)存在,由于等離子體區(qū)別于固液氣三態(tài)的獨(dú)特性質(zhì)(如電磁性質(zhì)),因此被稱為物質(zhì)的第四態(tài)。等離子體可以依據(jù)電子能量狀態(tài)、氣體溫度和離子密度的不同,而被分為高溫等離子體和低溫等離子體。高溫等離子體通常指核聚變等離子體,其等離子體密度很大,實(shí)驗(yàn)室難以產(chǎn)生;低溫等離子體又可分為平衡等離子體和非平衡等離子體,平衡等離子體中電子溫度和氣體溫度幾乎相同(幾十eV),一般壓力在大氣壓以上,溫度在2000K—50000K體系處于平衡狀態(tài)因而被稱之為平衡等離子體;非平衡等離子體電子溫度遠(yuǎn)高于氣體溫度(室溫左右),體系出于非平衡狀態(tài),因此被稱為非平衡等離子體。
依據(jù)低溫等離子體工作氣體氣壓不同,又可將其分為低壓等離子體和常壓等離子體。低壓等離子體在真空狀態(tài)下產(chǎn)生,而常壓等離子體在大氣壓下產(chǎn)生。
依照放電方式分類,低壓等離子體可分為直流輝光放電(DC)等離子體和射頻輝光放電(RF)等離子體。低壓的氣體受到較高電壓激發(fā),管內(nèi)電子在電場(chǎng)作用下和中性粒子發(fā)生碰撞而電離產(chǎn)生的放電現(xiàn)象即為輝光放電現(xiàn)象,由此產(chǎn)生的等離子體為輝光放電等離子體。輝光放電等離子體的電壓較高,但是電流較低。直流輝光放電等離子體電源為直流電源,而射頻輝光放電等離子體的電源為高頻交流電源。相比于輝光放電等離子體,射頻輝光放電等離子體具有更高的工作氣壓及更低的電壓。
低壓等離子體
相比于低壓等離子體,常壓等離子體具有更低的分子自由程,因此活性組分分子碰撞更為頻繁,常壓等離子體的溫度略高于低壓等離子體溫度。常壓等離子體主要包括介質(zhì)阻擋放電(DBD)等離子體和冷等離子體射流。由于介質(zhì)阻擋放電電極之間有絕緣電介質(zhì),所以需要交流電源。當(dāng)極板間電勢(shì)足夠大時(shí),氣體被擊穿形成等離子體,絕緣電介質(zhì)使得等離子體分布均勻。冷等離子體射流是在開(kāi)放式的極板間通高頻交流電流產(chǎn)生等離子體,并通過(guò)高速流動(dòng)的工作氣體,將等離子體吹入工作區(qū)域。
常壓等離子體
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等離子技術(shù)
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