什么是低溫等離子體

發(fā)布時(shí)間：

2021-08-10

在低溫等離子體放電的過(guò)程中，雖然電子的溫度很高，但是重粒子的溫度很低，整個(gè)系統(tǒng)會(huì)呈現(xiàn)低溫狀態(tài)，因此稱(chēng)為非平衡等離子體，也稱(chēng)為冷等離子體。

　　等離子體是繼固體、液體和氣體之后的第四種物質(zhì)狀態(tài)。當(dāng)施加的電壓達(dá)到擊穿電壓時(shí)，氣體分子電離，產(chǎn)生包括離子、電子、原子團(tuán)簇和原子的混合物。

　　在低溫等離子體放電的過(guò)程中，雖然電子的溫度很高，但是重粒子的溫度很低，整個(gè)系統(tǒng)會(huì)呈現(xiàn)低溫狀態(tài)，因此稱(chēng)為非平衡等離子體，也稱(chēng)為冷等離子體。

　　如果電子的溫度與重粒子的溫度相似，則它是熱等離子體或平衡等離子體。

　　低溫等離子體中的能量傳遞大致如下：電子從電場(chǎng)中獲得能量，通過(guò)碰撞將能量轉(zhuǎn)化為分子內(nèi)能和動(dòng)能，獲得能量的分子被激發(fā)。由于等離子體中富含大量的活性粒子，如電子、離子、激發(fā)的原子和分子以及自由基，為等離子體技術(shù)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)處理惡臭物質(zhì)提供了條件。它是一門(mén)以放電物理、放電化學(xué)和反應(yīng)工程為基礎(chǔ)的交叉學(xué)科。近幾十年來(lái)，等離子體技術(shù)的研究十分活躍，為新物質(zhì)、新材料的合成和環(huán)境污染控制提供了新技術(shù)、新方法和新工藝。低溫等離子體降解污染物就是利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物在很短的時(shí)間內(nèi)分解污染物分子并產(chǎn)生后續(xù)反應(yīng)，達(dá)到降解污染物的目的。然而，無(wú)論哪種高壓放電技術(shù)是基于高壓放電原理，都必須充分考慮爆炸問(wèn)題，尤其是在易燃易爆的化學(xué)場(chǎng)合。

　　當(dāng)冰的溫度上升到0℃時(shí)，它就會(huì)變成水。如果溫度繼續(xù)上升到100℃，水就會(huì)沸騰成蒸汽。隨著溫度的升高，物質(zhì)的存在狀態(tài)一般表現(xiàn)為固態(tài)的轉(zhuǎn)變過(guò)程→ 液態(tài)→ 氣體狀態(tài)。我們稱(chēng)這三種基本形式為物質(zhì)的三種狀態(tài)。那么對(duì)于氣態(tài)物質(zhì)來(lái)說(shuō)，當(dāng)溫度上升到幾千度時(shí)，會(huì)發(fā)生什么新的變化呢?由于材料分子的熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，它們之間的碰撞將使氣體分子電離，從而使材料成為自由移動(dòng)并相互作用的正離子和電子的混合物。我們把物質(zhì)的這種存在狀態(tài)稱(chēng)為物質(zhì)的第四種狀態(tài)，即等離子體。因?yàn)樵陔婋x過(guò)程中正離子和電子總是成對(duì)出現(xiàn)，所以等離子體中正離子和電子的總數(shù)大致相等，一般來(lái)說(shuō)是準(zhǔn)電中性的。相反，我們可以將等離子體定義為具有近似相同正離子和電子密度的電離氣體。