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按照等離子體產(chǎn)生方式,可以分為天然等離子體和人工等離子體。普遍存在于恒星、星際天體、地球電離層等宇宙空間的自然界中的等離子體,稱為天然等離子體,人工等離子體則是由人為放電和激光等方式產(chǎn)生的電離等離子體。大氣壓低溫等離子體的產(chǎn)生方法有很多種,常見放電類型有電暈放電(Corona Discharge)、等離子體射流(APPJ)、介質(zhì)阻擋放電(Dielectric Barrier Discharge,DBD)等,通過不同電極設(shè)計和模式選擇,可以有針對性地產(chǎn)生和應(yīng)用場所相匹配的等離子體。

(1) 電暈放電

將電壓加載到曲率半徑極小的電極上,當(dāng)電壓升高到一定數(shù)值后,電極附近的空氣就會由于強電場而發(fā)生電離,從而產(chǎn)生的局部放電現(xiàn)象即為電暈放電。電暈放電可以在大氣壓下產(chǎn)生穩(wěn)定的非熱平衡等離子體,但這種放電模式只發(fā)生在極不均勻電場的強電場區(qū),放電強度較弱,產(chǎn)生等離子體及活性粒子的效率都比較低。目前有關(guān)電暈放電等離子體的研究都是在直流高壓或者脈沖電壓條件下進行的,放電能耗大,對電極材料要求高。鑒于上述局限性,電暈放電方式不適用于對均勻性和等離子體接觸面積要求較高的材料改性領(lǐng)域。

(2) 大氣壓等離子體射流

射流等離子體近年來越來越受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注。它是一項很有前途的技術(shù),操作簡單,實用經(jīng)濟,不需要真空設(shè)備。其原理是使氣體放電產(chǎn)生的等離子體在電場和外加氣場的共同作用下從產(chǎn)生區(qū)域噴出,在外界大氣壓下朝著指定的方向行進,從而形成等離子體射流。

(3) 介質(zhì)阻擋放電

介質(zhì)阻擋放電是將絕緣介質(zhì)插入放電空間的一種非平衡態(tài)氣體放電,當(dāng)兩個電極間施加足夠高的電壓時,電極間的氣體被擊穿放電形成等離子體,放電表現(xiàn)為微放電,通常持續(xù)時間短促(僅為納秒級),且在介質(zhì)表面均勻分布,是氣體放電中一種常見的放電形式。

絕緣阻擋介質(zhì)材料有石英、玻璃、陶瓷等,放電電極布置方式有同軸圓筒式、板對板式和線對板式,其中板對板式結(jié)構(gòu)中又分為單阻擋介質(zhì)式和雙阻擋介質(zhì)式。

相對于早期的等離子體產(chǎn)生條件,大氣壓低溫等離子體處理技術(shù)擺脫了嚴(yán)苛的真空條件,既能保持使氣體分子、原子激發(fā)解離或者電離的電子能量,同時整體反應(yīng)系統(tǒng)還能保持在低溫或者是常溫狀態(tài)而被廣泛應(yīng)用于材料表面處理等領(lǐng)域。