低温等离子体的形成及其应用领域

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2023-05-12

一般，等离子体包括高温等离子体以及低温等离子体。低温等离子体是指电子的温度远远大于离子和中性电子的温度，使得整个物质呈现低温和电中性的特点。

低温等离子体的形成

大多数低温等离子体是通过气体放电获得的。气体放电是指，通过某种方法使一个或几个电子从气体原子或分子中电离出来,形成的气体称为电离气体,如果电离气体由外电场产生并形成传导电流。放电方式可分为辉光放电(Glowdischarge)、电晕放电(Coronadischarge)、介质阻挡放电(Dielectricbarrierdischarge)、射频放电(Radiofrequencydischarge)及微波放电(Microwavedischarge)等。相比于电晕等气体放电方式，低压辉光放电方法兼备使分子、原子有效地激发和保存物质分子不被损伤的优点。低压气体中存在少量的自由电子被加速，从而获得动能。由于低压分子间的距离比常压下大很多，电子在空间长时间被加速，很容易达到10~20eV的能量。这种加速的电子与原子、分子碰撞使原子轨道、分子轨道断裂，从而使原子、分子离解成电子、离子、自由基等在常态下不稳定的化学基团。离解的电子在电场中再被加速，又使其他分子或原子离解。这样就形成了含有电子、游离基、离子、紫外光和许多不同激活粒子的等离子体气体。

低温等离子体的应用领域

要使一个化学反应得以进行，必须提供反应所需的活化能。普通化学反应和化学设备所产生的温度只有2000℃左右，个别特殊设备中（感应炉）可达3000℃。这样对于一些需要特大活化能的反应体系，要实现高能量的传递、保存及反应，在实验技术上是很难达到的。尽管人们已发展了许多极端条件下进行反应的方法，可以在超高温、超高压、强辐射、冲击波、超高真空、无重力等环境中进行化学反应，也合成了不少常规条件下无法合成的新化合物，但这些实验条件在常规实验室无法具备，这无疑限制了它们的用途。因此，化学家们一直在试图寻找激活化学反应体系的新方法。从化学角度看，等离子体空间富集的电子、离子、激发态的原子、分子及自由基，正是极为活泼的反应物种。等离子体辐射也可有效激活一些反应体系，如等离子体引发聚合。一些在三态条件下不易进行的化学反应在等离子体状态下很容易进行。即使在低压非平衡等离子体中电子温度也达到万度以上，足以造成各种分子化学键的断裂及重组。另外，因为等离子体与任何容器并非直接接触，在与器壁表面的交界处，二者之间会形成一个电中性被破坏了的空间电荷层，这个薄层叫“等离子体鞘层”，使高温热能不直接传给器壁，故数万度的高温在实验室条件下也易于实现。

等离子体光谱就是以等离子体作为光源的光谱分析法，其应用最多的为电感耦合高频等离子体炬(ICP)，已被广泛应用于化工、冶金、地质、农业、医学、环保、地球化学等许多领域，成为当今较理想的分析方法之一。除此低温等离子体在化学工业、材料工业、电子工业、机械工业、国防工业、生物医学和环境保护等方面有着广泛的应用。利用等离子体新工艺生产的新材料更是不胜枚举。例如：非晶硅太阳能电池的大规模廉价生产；超导薄膜的研制。总之，低温等离子体的应用成果日新月异，层出不穷。

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