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等離子體由離子、電子和中性粒子三種成分所組成，它在宏觀上與電中性的電離氣體較為相似，可以理解為是發(fā)生了電離的氣體。在描述氣體的宏觀物理量時(shí)我們經(jīng)常用到的密度、溫度和壓力等對等離子體也同樣適用。等離子體在某方面雖然和普通的氣體有一些相似之處，但不同的是，等離子體的主要性質(zhì)發(fā)生了本質(zhì)性的改變。等離子體是一種導(dǎo)電率很高的導(dǎo)電流體，因而和固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)相比較，它是一種性質(zhì)較為奇特的全新物質(zhì)聚集態(tài)，聚集態(tài)是有順序的，按照聚集態(tài)的順序來看，它排在了第四位，所以等離子體也被稱作物質(zhì)存在的第四態(tài)。因?yàn)槠潆娮拥呢?fù)電荷總數(shù)和離子的正電荷總數(shù)在數(shù)值上是相等的，故也被稱為等離子體。在人類生活環(huán)境中的物質(zhì)一般不會自發(fā)的以第四種聚集態(tài)的形式存在，但是在宇宙中絕大多數(shù)物質(zhì)都是等離子體。

等離子體的狀態(tài)因素不同，其分類方法也會不一樣。按照等離子體的電離程度不同，可以分為弱電離、部分電離和完全電離三種①；按照等離子體的氣壓高低，可以分為低氣壓等離子體和高氣壓等離子體②；按照等離子體的粒子密度不同，可以分為稀薄等離子體和稠密等離子體③。所以，產(chǎn)生等離子體的方法不同，它的性能也會不一樣，不同性能的等離子體也會用在不同的領(lǐng)域中。大多數(shù)情況下，等離子體是按溫度來分類的，可分為低溫等離子體和高溫等離子體。

低溫等離子體的產(chǎn)生方法

通常情況下，低溫等離子的產(chǎn)生方法主要有介質(zhì)阻擋放電、輝光放電、電暈放電、射頻放電和滑動電弧放電等，產(chǎn)生等離子體的方法不同，它的應(yīng)用范圍也有所不同。

1、介質(zhì)阻擋放電

在放電的電極之間通入氣體，并且使用絕緣介質(zhì)覆蓋或填充在所選擇的放電電極上，也可以將絕緣介質(zhì)懸掛在放電的空間里。施加足夠高的交流電壓在放電電極上時(shí)，放電電極間所填充的氣體就會被擊穿而產(chǎn)生放電，這就是介質(zhì)阻擋放電。介質(zhì)阻擋放電在常壓或高壓的條件下就可以產(chǎn)生，不需要真空設(shè)備，并且不會產(chǎn)生刺耳的擊穿聲音，因此在轉(zhuǎn)化溫室氣體、氣體污染物的處理和臭氧的合成等方面得到了較為廣泛的應(yīng)用。

2、輝光放電

輝光放電是在低氣壓氣體中的一種自持放電現(xiàn)象，在一個(gè)密閉的玻璃管內(nèi)放置兩個(gè)金屬電極，兩個(gè)電極要處于平行位置。在電極兩端施加直流電壓，在電壓的作用下，氣體產(chǎn)生放電并且釋放出電子，利用電子對其他分子或中性原子的激發(fā)，就會發(fā)生輝光放電的現(xiàn)象。輝光放電有一定的局限性，因?yàn)槠浔仨氃诘蜌鈮旱沫h(huán)境下才可以產(chǎn)生，所以在工業(yè)應(yīng)用中，它的使用成本較高，并且很難保持連續(xù)性產(chǎn)生。

3、電暈放電

由于電暈放電一般采用不對稱電極，因此電暈放電基本發(fā)生在不均勻的電場中。在高壓電極的釋放下，電子在電極周圍不斷積累，當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí)，電子會擊穿兩級。電暈放電的特點(diǎn)是當(dāng)產(chǎn)生的電場越不均勻，越容易發(fā)生放電。也由于電場的不均勻，導(dǎo)致只能在局部擊穿空氣，產(chǎn)生的活性粒子比較少，所以電暈放電大多應(yīng)用在對電子密度要求比較低和電子能量要求較小的領(lǐng)域內(nèi)。

4、射頻放電

射頻放電是通過感應(yīng)耦合產(chǎn)生等離子體，等離子體產(chǎn)生的方式大致包括電感耦合和電容耦合兩種。射頻放電的電極通常是放置在放電空間的外部。相比于其他產(chǎn)生等離子體的方法，它的放電能量很高、范圍也比較大，大多用于材料表面的處理、有毒有害物質(zhì)的降解和清除中。

5、滑動電弧放電

滑動電弧放電所產(chǎn)生的低溫等離子體像是火炬一樣，形成較寬的噴射狀態(tài)。電弧會在放電電極的表面一直加大加長直到不能維持為止，這時(shí)的電弧熄滅后會重新出現(xiàn)新的電弧，新的電弧會像之前的電弧一樣，如此循環(huán)往復(fù)。

低溫等離子體最成熟簡易的產(chǎn)生方法是氣體放電，氣體放電作為一種產(chǎn)生低溫等離子體的有效途徑，已廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染治理、生物醫(yī)學(xué)、材料制備與表面改性、等離子體流動控制、等離子體輔助燃燒等諸多領(lǐng)域，涵蓋等離子體物理化學(xué)、工程熱物理、材料科學(xué)與工程、環(huán)境科學(xué)與工程、電氣工程等眾多學(xué)科方向，已成為一種具有高度學(xué)科交叉融合特色的新興研究領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。