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气体放电等离子体

气体放电等离子体概念
气体放电是产生低温等离子体的有效途径。气体放电是一种放电现象，干燥的气体本身是一种较好的绝缘体，把自由带电粒子放入空气中，就可以让它变成导体。在带有带电粒子的气体中放置两个电极并通入电压，电流会通过气体，产生气体放电现象。

等离子体最早是由英国物理学家Crookes发现的，他发现这种物体中包含有带正负电荷的带电粒子，是与常见的三种物质形态（固、液、气）不同的第四种物质形态。等离子体具有粒子动能大，温度高等一些独特的优势。它在物理和化学性质方面的优势可以被应用在诸多领域。

气体放电等离子体的分类
等离子体的分类方式有很多种，按照存在的状态分类，可以将其分类为天然存在的等离子体与人工生成的等离子体。天然存在的等离子体是自然界与宇宙中自发产生并存在的。人工生成的等离子体是人们通过施加一些能量激发电离物质产生。按照气体的电离度分类，可以将其分类为低温等离子体和高温等离子体。低温等离子体指的是电离度小于1%，热力学温度在102～105K的等离子体。高温等离子体指的是电离度大于等于1%，热力学温度在106～108K的等离子体。按照热力学的平衡情况分类，可以将其分类为完全热平衡等离子体、局部热平衡等离子体和非热平衡等离子体。高温等离子体为完全热平衡等离子体，它指等离子体内电子、离子和粒子温度完全一致的等离子体。热等离子体是局部热平衡等离子体，它指等离子体内电子、离子和粒子温度局部一致的等离子体。冷等离子体是非热平衡等离子体，它指等离子体内电子温度比离子和粒子温度高。

等离子体气体放电方式
气体的放电形式有很多种，大致可以分成自持放电和非自持放电。气体击穿是非自持放电向自持放电的一个过程。等离子体主要是通过气体放电产生的。微波放电、辉光放电、电弧放电、电晕放电和介质阻挡放电等是人工产生放电等离子体的常见气体放电方式。

（1）微波放电
微波放电是一种在微波谐振腔内发生的气体放电，它受到微波激励源的激励，通过传输线和波导传输微波能量。跟其它的气体放电类型相比，微波放电具有粒子密度高、无电极污染和能量转化效率高等优点。

（2）辉光放电
辉光放电，它是一种稳态的自持放电，它有亚辉光放电、反辉光放电和正常的辉光放电三种类型。其中正常辉光放电有阴极区、阳极区、正柱区、负辉区和法拉第暗区等五个放电气隙区域。辉光放电的用途很广泛，霓虹灯、原子光谱灯的制造都用到了辉光放电的原理。它还可以被应用到薄膜溅射沉积、等离子体刻蚀和等离子体化学气相沉积等加工过程。

（3）电弧放电
电弧放电，它也是一种自持放电，相较于辉光放电，它的放电反应最强烈。电弧放电产生的等离子体是热等离子体，在反应的时候，会产生高温。电源会提供一个较大功率的电能，电弧的电极间电压是几十伏，在两极间气体或金属蒸汽中连续通入几安至几十安的较强电流，而且会伴有强烈的光辉产生。电弧放电的应用十分广泛，它可以被用来制造高光效的照明光源，也可用于对难熔金属的切割和喷涂。

（4）电晕放电
电晕放电是指气体介质在不均匀电场中的局部自持放电，是最常见的一种气体放电形式。电晕放电是能在大气压下产生非热平衡等离子体，可以被应用到半导体测量、静电除尘和废水处理等方面。

（5）介质阻挡放电
介质阻挡放电是有绝缘介质插入放电空间的一种气体放电方式，在低气压和高气压下都可以产生相对均匀和稳定的等离子体。它的应用方向有等离子体材料表面改性、臭氧发生器、处理VOCs和污染控制等。大气压介质阻挡放电操作简便，可以产生各种活性粒子，近几年来一直是国内外研究人员关注的热点问题。