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等离子体种类介绍

等离子体作为一种高新技术,人们通俗地称其为“物质的第四态”。等离子体是由许多能够流动并且带电的粒子构成的物质系统。人们对等离子体比较陌生,是因为在平时人们很难接触到等离子体,因为一般情况下,大多数物质以固态、液态及气态三种形式存在。但实事上,地球上99%的物质都是以等离子体状态存在的,因为地球被电离层所包围。在实验室中运用不同的气体放电方式也能产生等离子体。一般情况下用于新材料表面改性或合成新材料的等离子体,通常是由低气压放电产生的。

按温度分类:高温等离子体和低温等离子体

高温等离子体是高于10000℃的等离子体,如聚变、太阳核心。高温等离子体中的粒子温度T> 108-109K,粒子有足够的能量相互碰撞,达到了核聚变反应的条件。

低温等离子体又分为热等离子和冷等离子体两种。

热等离子体是稠密气体在常压或高压下电弧放电或高频放电而产生的,温度也在上千乃至数万开,可使分子、原子离解、电离、化合等。

冷等离子体的温度在100-1000K之间,通常是稀薄气体在低压下通过激光、射频或微波电源发辉光放电而产生的。

低温等离子体通常是由气体放电的方式产生。气体的放电方式一般有如下几种:辉光放电、电晕放电、介质阻挡放电、射频放电和微波放电。

在等离子体中,不同微粒的温度实际上是不同的,所具有的温度是与微粒的动能即运动速度质量有关,把等离子体中存在的离子的温度用Ti表示,电子的温度用Te表示,而原子、分子或原子团等中性粒子的温度用Tn表示,对于Te大大高于Ti和Tn的场合,即低压体气的场合,此时气体的压力只有几百个帕斯卡,当采用直流电压或高频电压做电场时,由于电子本身的质量很小,在电池中容易得到加快,从而可获得平均可达数电子伏特的高能量,对于电子,此能量的对应温度为几万度(K),而弟子由于质量较大,很难被电场加速,因此温度仅几千度。由于气体粒子温度较低(具有低温特性),因此把这种等离子体称为低温等离子体。当气体处于高压状态并从外界获得大量能量时,粒子之间的相互碰撞频率大大增加,各种微粒的温度基本相同,即Te基本与Ti及Tn相同,我们把这种条件下得到的等离子体称为高温等离子体,太阳就是自己界中的高温等离子体。由于高温等离子体对物体表面的作用过于强强烈,因此在实际应用中很少使用,目前投入使用的只有低温等离子体。

按照产生气体分类:活泼气体和不活泼气体等离子体

活泼气体和不活泼气体等离子体,根据产生等离子体时应用的气体的化学性质不同,可分为不活泼气体等离子体和活泼气体等离子体两类,不活泼气体如氩气(Ar)、氮气(N2)、氟化氮(NF3)、四氟化碳(CF4)等,活泼气体如氧气(O2)、氢气(H2)等,不同类型的气体在清洗过程中的反应机理是不同的,活泼气体的等离子体具有更强的化学反应活性。

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