低溫等離子體的形成及其應(yīng)用領(lǐng)域

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)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(yuǎn)遠(yuǎn)大于離子和中性電子的溫度，使得整個(gè)物質(zhì)呈現(xiàn)低溫和電中性的特點(diǎn)。

低溫等離子體的形成

大多數(shù)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(gè)或幾個(gè)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(chǎng)產(chǎn)生并形成傳導(dǎo)電流。放電方式可分為輝光放電(Glowdischarge)、電暈放電(Coronadischarge)、介質(zhì)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?zhèn)涫狗肿?、原子有效地激發(fā)和保存物質(zhì)分子不被損傷的優(yōu)點(diǎn)。低壓氣體中存在少量的自由電子被加速，從而獲得動(dòng)能。由于低壓分子間的距離比常壓下大很多，電子在空間長(zhǎng)時(shí)間被加速，很容易達(dá)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(tài)下不穩(wěn)定的化學(xué)基團(tuán)。離解的電子在電場(chǎng)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(yīng)用領(lǐng)域

要使一個(gè)化學(xué)反應(yīng)得以進(jìn)行，必須提供反應(yīng)所需的活化能。普通化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)設(shè)備所產(chǎn)生的溫度只有2000℃左右，個(gè)別特殊設(shè)備中（感應(yīng)爐）可達(dá)3000℃。這樣對(duì)于一些需要特大活化能的反應(yīng)體系，要實(shí)現(xiàn)高能量的傳遞、保存及反應(yīng)，在實(shí)驗(yàn)技術(shù)上是很難達(dá)到的。盡管人們已發(fā)展了許多極端條件下進(jìn)行反應(yīng)的方法，可以在超高溫、超高壓、強(qiáng)輻射、沖擊波、超高真空、無重力等環(huán)境中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，也合成了不少常規(guī)條件下無法合成的新化合物，但這些實(shí)驗(yàn)條件在常規(guī)實(shí)驗(yàn)室無法具備，這無疑限制了它們的用途。因此，化學(xué)家們一直在試圖尋找激活化學(xué)反應(yīng)體系的新方法。從化學(xué)角度看，等離子體空間富集的電子、離子、激發(fā)態(tài)的原子、分子及自由基，正是極為活潑的反應(yīng)物種。等離子體輻射也可有效激活一些反應(yīng)體系，如等離子體引發(fā)聚合。一些在三態(tài)條件下不易進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)在等離子體狀態(tài)下很容易進(jìn)行。即使在低壓非平衡等離子體中電子溫度也達(dá)到萬(wàn)度以上，足以造成各種分子化學(xué)鍵的斷裂及重組。另外，因?yàn)榈入x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(huì)形成一個(gè)電中性被破壞了的空間電荷層，這個(gè)薄層叫“等離子體鞘層”，使高溫?zé)崮懿恢苯觽鹘o器壁，故數(shù)萬(wàn)度的高溫在實(shí)驗(yàn)室條件下也易于實(shí)現(xiàn)。

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(yīng)用最多的為電感耦合高頻等離子體炬(ICP)，已被廣泛應(yīng)用于化工、冶金、地質(zhì)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)保、地球化學(xué)等許多領(lǐng)域，成為當(dāng)今較理想的分析方法之一。除此低溫等離子體在化學(xué)工業(yè)、材料工業(yè)、電子工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、國(guó)防工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)和環(huán)境保護(hù)等方面有著廣泛的應(yīng)用。利用等離子體新工藝生產(chǎn)的新材料更是不勝枚舉。例如：非晶硅太陽(yáng)能電池的大規(guī)模廉價(jià)生產(chǎn)；超導(dǎo)薄膜的研制?？傊?，低溫等離子體的應(yīng)用成果日新月異，層出不窮。

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