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什么是等离子体放电

2024-12-24

等离子体发生器的放电原理

等离子体发生器利用外加电场或高频感应电场使气体导电,称为气体放电。气体放电是等离子体发生器产生等离子体的重要手段之一。等离子发生器被外加电场加速的部分电离气体中的电子与中性分子碰撞,把从电场得到的能量传给气体。

以下是大连捷曼科技有限公司自主设计的介电负载,所产生的等离子体效果图片。

使用石英玻璃管体作为介质,使用型号为JMAC-P10-400mA定频20kHz的高压交流电源所产生的等离子体。

等离子体发生器(plasma generator)用人工方法获得等离子体的装置。等离子体由自然产生的称为自然等离子体(如北极光和闪电),由人工产生的称为实验室等离子体。实验室等离子体是在有限容积的等离子体发生器中产生的。

电子与中性分子的弹性碰撞导致分子动能增加,表现为温度升高;而非弹性碰撞则导致激发(分子或原子中的电子由低能级跃迁到高能级)、离解(分子分解为原子)或电离(分子或原子的外层电子由束缚态变为自由电子)。高温气体通过传导、对流和辐射把能量传给周围环境,在定常条件下,给等离子体发生器定容积中的输入能量和损失能量相等。电子和重粒子(离子、分子和原子)间能量传递的速率与碰撞频率(单位时间内碰撞的次数)成正比。

在稠密气体中,碰撞频繁,两类粒子的平均动能(即温度)很容易达到平衡,因此等离子发生器电子温度和气体温度大致相等,这是气压在一个大气压以上时的通常情况,一般称为热等离子体或平衡等离子体。在低气压条件下,碰撞很少,电子从电场得到的能量不容易传给重粒子,此时电子温度高于气体温度,通常称为冷等离子体或非平衡等离子体。等离子体发生器的两类等离子体各有特点和用途。