低溫等離子體的形成及其應用領域

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發表時間：2023-05-12

一般，等離子體包括高溫等離子體以及低溫等離子體。低溫等離子體是指電子的溫度遠遠大于離子和中性電子的溫度，使得整個物質呈現低溫和電中性的特點。

低溫等離子體的形成

大多數低溫等離子體是通過氣體放電獲得的。氣體放電是指，通過某種方法使一個或幾個電子從氣體原子或分子中電離出來,形成的氣體稱為電離氣體,如果電離氣體由外電場產生并形成傳導電流。放電方式可分為輝光放電(Glowdischarge)、電暈放電(Coronadischarge)、介質阻擋放電(Dielectricbarrierdischarge)、射頻放電(Radiofrequencydischarge)及微波放電(Microwavedischarge)等。相比于電暈等氣體放電方式，低壓輝光放電方法兼備使分子、原子有效地激發和保存物質分子不被損傷的優點。低壓氣體中存在少量的自由電子被加速，從而獲得動能。由于低壓分子間的距離比常壓下大很多，電子在空間長時間被加速，很容易達到10~20eV的能量。這種加速的電子與原子、分子碰撞使原子軌道、分子軌道斷裂，從而使原子、分子離解成電子、離子、自由基等在常態下不穩定的化學基團。離解的電子在電場中再被加速，又使其他分子或原子離解。這樣就形成了含有電子、游離基、離子、紫外光和許多不同激活粒子的等離子體氣體。

低溫等離子體的應用領域

要使一個化學反應得以進行，必須提供反應所需的活化能。普通化學反應和化學設備所產生的溫度只有2000℃左右，個別特殊設備中（感應爐）可達3000℃。這樣對于一些需要特大活化能的反應體系，要實現高能量的傳遞、保存及反應，在實驗技術上是很難達到的。盡管人們已發展了許多極端條件下進行反應的方法，可以在超高溫、超高壓、強輻射、沖擊波、超高真空、無重力等環境中進行化學反應，也合成了不少常規條件下無法合成的新化合物，但這些實驗條件在常規實驗室無法具備，這無疑限制了它們的用途。因此，化學家們一直在試圖尋找激活化學反應體系的新方法。從化學角度看，等離子體空間富集的電子、離子、激發態的原子、分子及自由基，正是極為活潑的反應物種。等離子體輻射也可有效激活一些反應體系，如等離子體引發聚合。一些在三態條件下不易進行的化學反應在等離子體狀態下很容易進行。即使在低壓非平衡等離子體中電子溫度也達到萬度以上，足以造成各種分子化學鍵的斷裂及重組。另外，因為等離子體與任何容器并非直接接觸，在與器壁表面的交界處，二者之間會形成一個電中性被破壞了的空間電荷層，這個薄層叫“等離子體鞘層”，使高溫熱能不直接傳給器壁，故數萬度的高溫在實驗室條件下也易于實現。

等離子體光譜就是以等離子體作為光源的光譜分析法，其應用最多的為電感耦合高頻等離子體炬(ICP)，已被廣泛應用于化工、冶金、地質、農業、醫學、環保、地球化學等許多領域，成為當今較理想的分析方法之一。除此低溫等離子體在化學工業、材料工業、電子工業、機械工業、國防工業、生物醫學和環境保護等方面有著廣泛的應用。利用等離子體新工藝生產的新材料更是不勝枚舉。例如：非晶硅太陽能電池的大規模廉價生產；超導薄膜的研制。總之，低溫等離子體的應用成果日新月異，層出不窮。

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