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- 發表時間:2018-12-19 07:07:50
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等離子體的分類
等(děng)離子體分類有多種方法,一般分為自然等離子體(tǐ)和實(shí)驗室等離子體(人(rén)工產生的等離子體)。自然等離(lí)子體廣泛存在(zài)於宇宙(zhòu)中,如太陽、恒星(xīng)係、星雲及地球的電離層(céng)、其附近的閃電、極光等。
實驗室等離子(zǐ)體諸(zhū)如日光(guāng)燈、霓虹燈中的放電(diàn),離速飛(fēi)行(háng)器尾跡,火箭(jiàn)發動機噴射(shè)中的燃氣,等(děng)離子炬中的電弧,氣體激光,激波管中電離氣體,受控核聚變時(shí)產生的高(gāo)溫等離子(zǐ)體,X-射(shè)線、Y-射線和紫外線等(děng)使氣體電離。均產生人工等離子體。
(1)按溫度劃分:由於等離子體由重離子(高子和中性粒子)和電子組成,按這兩類粒子溫度不(bú)同,將等離子體可分(fèn)為熱等離子體和冷等離子體(指電(diàn)子溫度高,氣體溫度低的稀薄低氣壓的等離子體)。
在等離子體中,正離(lí)子和電子在電場作用下沿相反方向被加速,電子質置小,速度快,獲得高動能,麵離子從電場獲得的能量小,中性粒(lì)子和原子(zǐ)則不受電場的影響(xiǎng)。電子所得到的能(néng)量,以及(jí)該能置傳遞給分子的途徑(彈性或非彈性(xìng)碰撞〉,與(yǔ)氣體的密度或氣壓有關。在低壓等離(lí)子體中,電子平均自由程大(dà),因而被加速到髙能量(髙溫度);而高子和分子的動能(溫度低)。在1.33×104 Pa以上時(shí),電(diàn)子的平均自由程小,但由於碰撞次數多,所以電子、分子的動能大體相(xiàng)同。
熱等離子體就是等離子體中重粒子溫度和電子溫度相等,這種熱等離子體又叫平衡等離(lí)子體,熱等離子(zǐ)體可(kě)分為低溫等離子體和高溫等離子體。
所謂低(dī)溫等離子體就是等離子體中的重粒子溫度和電子溫度不相等。一般重(chóng)粒子溫度接(jiē)近常溫,而電子溫度達103?104 K .這種等離子體又叫非平衡等離子體。
離子滲氮、離子沉積即為低溫等離子體。
應該指出,不同原子(zǐ)在不同溫度下才能達到相同的電離度。在平衡條件下,溫度在20000K以上,幾乎所有的氣體均高度電離;當處於非平衡狀態時,特別是在低壓稀(xī)薄氣體中放電時,在很低的氣體溫度下就(jiù)可以有顯(xiǎn)著的電離度。
(2)按電離程度分:按電離程度的(de)大小可將等離子體分為三(sān)類,即:完全電離狀態氣體、部分電(diàn)離狀態氣體和弱(ruò)電(diàn)離狀態(tài)氣體(tǐ)。離子滲氮以及離子沉積的氣體屬於部分電離狀態。整(zhěng)個放電空(kōng)間有良(liáng)好的電導性。
(3)按放電(diàn)的電源分:可將等離子體分為直流放電和交流放電兩(liǎng)種。交流(liú)放(fàng)電的頻率大
致劃分為:低頻放電3KHZ 、400KHZ ; 高頻放電為13.56MHZ ;微波放(fàng)電為:2.45GHZ。
(4)按電極設置方式分:將等離子體分為設(shè)置(zhì)在係統之(zhī)外的無電極(jí)方法和將電(diàn)極設置在係統內的有電極方法。前者(zhě)多(duō)用子高頻放電(diàn)和微波放電等交流法,在反應係統(tǒng)內隻設置等離子體氣體和試樣;後者(zhě)多用於直流(liú)放電,試樣本(běn)身作為一個電極(jí)。