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等离子发生器

等离子体由天然等离子体(例如北极光和闪电)自然产生,并且作为实验室等离子体人工产生。实验室等离子体在有限体积等离子体发生器中产生如果环境温度低,则等离子体可以通过辐射和热传导将能量传递到壁。因此,为了在实验室中保持等离子体状态,由发生器提供的能量必须大于等离子体损失的能量。许多等离子体产生的方法(如爆炸法,冲击波法等)只能持续很短的时间(约10□到10□秒),而具有工业应用价值的等离子体状态必须保持很长时间(几分钟到几十小时)。产生后者等离子体的主要方法是:直流电弧放电法,交流电频率放电法,高频感应放电法,低压放电法(例如辉光放电法)和燃烧法。前四次放电是电气获得的,而燃烧是通过化学方法获得的。气体通过施加的电场或高频感应电场导电,这被称为气体放电。气体放电是产生等离子体的重要手段之一。由施加的电场加速的部分电离气体中的电子与中性分子碰撞,并且从电场获得的能量被传递到气体。电子与中性分子的弹性碰撞导致分子动能的增加,这表现为温度的升高;非弹性碰撞导致激发(分子或原子中的电子从低能量转换为高能量),解离(分子分解成原子)或电离(分子或原子的外电子从束缚态转变为自由电子) )。高温气体通过传导,对流和辐射将能量传递到周围环境。在稳定的条件下,给定体积中的输入能量和损失的能量是相等的。电子和重粒子(离子,分子和原子)之间的能量传递速率与碰撞频率(每单位时间的碰撞次数)成比例。在致密气体中,碰撞是频繁的,并且两种类型的颗粒的平均动能(即温度)容易平衡。因此,电子温度和气体温度大致相等。当气压高于一个大气压时,这是正常情况。它通常被称为热等离子体。或平衡血浆。在低压条件下,碰撞很少,电子从电场获得的能量不易传递到重粒子,电子温度高于气体温度,通常称为冷等离子体或非等离子体。平衡等离子体两种类型的等离子体都有其自身的特性和用途(参见等离子体的工业应用)。气体放电分为直流放电和交流放电。 1高​​频感应等离子发生器又称高频等离子炬或射频等离子炬。它使用无电极感应耦合将高频电源的能量输入连续的空气流中以进行高频放电。 2电弧等离子发生器又称电弧等离子炬或等离子炬,有时也称为电弧加热器。它是一种能够产生定向“低温”的放电装置。 (约2,000至20,000Å)等离子体射流。 3低压等离子体发生器低压气体放电装置通常由三部分组成:等离子体发生电源,放电室,真空系统和工作气体(或反应气体)供应系统。通常有四种类型:静电放电装置,高压电晕放电装置,高频(RF)放电装置和微波放电装置。低压等离子体发生器已越来越多地用于表面处理过程,例如等离子体聚合,薄膜制备,蚀刻和清洁。成功的例子是:在半导体制造工艺中,使用氟利昂等离子体的干法蚀刻,以及通过离子电镀在金属表面上形成氮化钛膜。自20世纪70年代以来,低压等离子体也迅速发展了非金属固体(如玻璃,纺织品,塑料等)的表面处理和改性技术。高频等离子炬已经用于工业中的许多应用中,特别是在等离子体化学,冶金和光学材料纯化中。它还可以制备超导材料,例如用高频的氢等离子体还原钒 - 硅(或钒 - 碲),铋 - 铝(或铋 - 碲)氯化物蒸气以制备超导材料。中国冶金矿山企业的钛矿石,含钒渣,磷矿石和工业耐火废料含有许多含有稀有物质的矿渣。高频等离子炬的使用是一种很有前途的熔炼方法,可用于精炼有用的材料。金属和稀有元素。电弧等离子体发生器已广泛应用于等离子体化学,冶金,喷涂,喷焊,机械加工和空气动力学模拟实验。