Ⅰ 低溫等離子體的產生方法
輝光放電，電暈放電，介質阻擋放電，射頻放電，滑動電弧放電，射流放電，大氣壓輝光放電，次大氣壓輝光放電
輝光放電(GlowDischarge)輝光放電屬於低氣壓放電(low pressure discharge)，工作壓力一般都低於10mbar，其構造是在封閉的容器內放置兩個平行的電極板，利用電子將中性原子和分子激發，當粒子由激發態(excited state)降回至基態(ground state)時會以光的形式釋放出能量。電源可以為直流電源也可以是交流電源。每種氣體都有其典型的輝光放電顏色(如下表所示)，熒光燈的發光即為輝光放電。因此，實驗時若發現等離子的顏色有誤，通常代表氣體的純度有問題，一般為漏氣所至。輝光放電是化學等離子體實驗的重要工具，但因其受低氣壓的限制，工業應用難於連續化生產且應用成本高昂，而無法廣泛應用於工業製造中。到2013年止的應用范圍僅局限於實驗室、燈光照明產品和半導體工業等 。
部分氣體輝光放電的顏色 Gas Cathode Layer Negative Glow Positive Column He
Ne(neon)
Ar
Kr
Xe
H2
N2
O2
Air red
yellow
pink
-
-
red-brown
pink
red
pink pink
orange
dark-blue
green
orange-green
thin-blue
blue
yellow-white
blue Red-pink
red-brown
dark-red
blue-purple
white-green
pink
red-yellow
red-yellow
red-yellow 電暈放電(CoronaDischarge)
氣體介質在不均勻電場中的局部自持放電。是最常見的一種氣體放電形式。在曲率半徑很小的尖端電極附近，由於局部電場強度超過氣體的電離場強，使氣體發生電離和激勵，因而出現電暈放電。發生電暈時在電極周圍可以看到光亮，並伴有噝噝聲。電暈放電可以是相對穩定的放電形式，也可以是不均勻電場間隙擊穿過程中的早期發展階段 。電暈放電的形成機制因尖端電極的極性不同而有區別，這主要是由於電暈放電時空間電荷的積累和分布狀況不同所造成的。在直流電壓作用下，負極性電暈或正極性電暈均在尖端電極附近聚集起空間電荷。在負極性電暈中，當電子引起碰撞電離後，電子被驅往遠離尖端電極的空間,並形成負離子,在靠近電極表面則聚集起正離子。電場繼續加強時，正離子被吸進電極，此時出現一脈沖電暈電流，負離子則擴散到間隙空間。此後又重復開始下一個電離及帶電粒子運動過程。如此循環，以致出現許多脈沖形式的電暈電流，電暈放電可以在大氣壓下工作，但需要足夠高的電壓以增加電暈部位的電場。一般在高壓和強電場的工作條件下，不容易獲得穩定的電暈放電，亦容易產生局部的電弧放電(arc)。為提高穩定性可將反應器做成非對稱(asymmetric)的電極形式（如下圖所示）。電暈放電反應器的設計主要參考電源的性質而有所不同，有直流電暈放電(DC corona)和脈沖式(pulsed corona)電暈放電。利用電暈放電可以進行靜電除塵、污水處理、空氣凈化等。地面上的樹木等尖端物體在大地電場作用下的電暈放電是參與大氣電平衡的重要環節。海洋表面濺射水滴上出現的電暈放電可促進海洋中有機物的生成，還可能是地球遠古大氣中生物前合成氨基酸的有效放電形式之一。針對不同應用目的研究，電暈放電是具有重要意義的技術課題 。
介質阻擋放電(Dielectric Barrier Discharge,DBD)
介質阻擋放電(DBD)是有絕緣介質插入放電空間的一種非平衡態氣體放電又稱介質阻擋電暈放電或無聲放電。介質阻擋放電能夠在高氣壓和很寬的頻率范圍內工作，通常的工作氣壓為10～10。電源頻率可從50Hz至1MHz。電極結構的設計形式多種多樣。在兩個放電電極之間充滿某種工作氣體,並將其中一個或兩個電極用絕緣介質覆蓋,也可以將介質直接懸掛在放電空間或採用顆粒狀的介質填充其中，當兩電極間施加足夠高的交流電壓時，電極間的氣體會被擊穿而產生放電，即產生了介質阻擋放電。在實際應用中，管線式的電極結構被廣泛的應用於各種化學反應器中，而平板式電極結構則被廣泛的應用於工業中的高分子和金屬薄膜及板材的改性、接枝、表面張力的提高、清洗和親水改性中 。
介質阻擋放電通常是由正弦波型(sinusoidal)的交流(alternatingcurrent, AC)高壓電源驅動，隨著供給電壓的升高，系統中反應氣體的狀態會經歷三個階段的變化，即會由絕緣狀態(insulation)逐漸至擊穿(breakdown)最後發生放電。當供給的電壓比較低時，雖然有些氣體會有一些電離和游離擴散，但因含量太少電流太小，不足以使反應區內的氣體出現等離子體反應，此時的電流為零。隨著供給電壓的逐漸提高，反應區域中的電子也隨之增加，但未達到反應氣體的擊穿電壓(breakdown voltage; avalanche voltage)時，兩電極間的電場比較低無法提供電子足夠的能量使氣體分子進行非彈性碰撞，缺乏非彈性碰撞的結果導致電子數不能大量增加，因此，反應氣體仍然為絕緣狀態，無法產生放電，此時的電流隨著電極施加的電壓提高而略有增加，但幾乎為零。若繼續提高供給電壓，當兩電極間的電場大到足夠使氣體分子進行非彈性碰撞時，氣體將因為離子化的非彈性碰撞而大量增加，當空間中的電子密度高於一臨界值時及帕邢(Paschen)擊穿電壓時，便產生許多微放電絲(microdischarge)導通在兩極之間，同時系統中可明顯觀察到發光(luminous)的現象此時，電流會隨著施加的電壓提高而迅速增加 。在介質阻擋放電中，當擊穿電壓超過帕邢(Paschen)擊穿電壓時，大量隨機分布的微放電就會出現在間隙中，這種放電的外觀特徵遠看貌似低氣壓下的輝光放電，發出接近蘭色的光。近看，則由大量呈現細絲狀的細微快脈沖放電構成。只要電極間的氣隙均勻，則放電是均勻、漫散和穩定的。這些微放電是由大量快脈沖電流細絲組成，而每個電流細絲在放電空間和時間上都是無規則分布的，放電通道基本為圓柱狀，其半徑約0.1~0.3mm，放電持續時間極短，約為10~100ns，但電流密度卻可高達0.1~1kA/cm，每個電流細絲就是一個微放電，在介質表面上擴散成表面放電，並呈現為明亮的斑點。這些宏觀特徵會隨著電極間所加的功率、頻率和介質的不同而有所改變。如用雙介質並施加足夠的功率時，電暈放電會表現出「無絲狀」、均勻的蘭色放電，看上去像輝光放電但卻不是輝光放電。這種宏觀效應可通過透明電極或電極間的氣隙直接在實驗中觀察到。當然，不同的氣體環境其放電的顏色是不同的 。雖然介質阻擋放電已被開發和廣泛的應用，可對它的理論研究還只是近20年來的事，而且僅限於對微放電或對整個放電過程某個局部進行較為詳盡的討論，並沒有一種能夠適用於各種情況DBD的理論。其原因在於各種DBD的工作條件大不相同，且放電過程中既有物理過程，又有化學過程，相互影響，從最終結果很難斷定中間發生的具體過程 。由於DBD在產生的放電過程中會產生大量的自由基和準分子，如OH、O、NO等，它們的化學性質非常活躍，很容易和其它原子、分子或其它自由基發生反應而形成穩定的原子或分子。因而可利用這些自由基的特性來處理VOCs，在環保方面也有很重要的價值。另外，利用DBD可製成準分子輻射光源，它們能發射窄帶輻射，其波長覆蓋紅外、紫外和可見光等光譜區，且不產生輻射的自吸收，它是一種高效率、高強度的單色光源。在DBD電極結構中，採用管線式的電極結構還可製成臭氧O3發生器。21世紀的人們已越來越重視對DBD的研究與應用 。 物 質 介電系數 絕緣強度(kV/mm) Vacuum
Air
Amber
Bakelite
Fused Quartz
Neoprene
Nylon
Paper
Polyethylene
Polystyrene
Porcelain
Pyranol Oil
Pyrex Glass
Ruby Mica
Silicone Oil
Strontium Titanate
Teflon
Titanium Dioxide
Water (20℃)
Water (25℃) 1.00000
1.00054
2.7
4.8
3.8
6.9
3.4
3.5
2.3
2.6
6.5
4.5
4.5
5.4
2.5
233
2.1
100
80.4
78.5 Infinity
0.8
90
12
8
12
14
14
50
25
4
12
13
160
15
8
60
6
-
- 常見物質的介電系數和絕緣強度
射頻低溫等離子體放電（RadioFrequency Plasma Discharge)
射頻低溫等離子體是利用高頻高壓使電極周圍的空氣電離而產生的低溫等離子體。由於射頻低溫等離子的放電能量高、放電的范圍大，現在已經被應用於材料的表面處理和有毒廢物清除和裂解中。射頻等離子可以產生線形放電，也可以產生噴射形放電 。
滑動電弧放電(Glide Arc Discharge or PlasmaArc)產生低溫等離子體
滑動電弧放電等離子體通常應用於材料的表面處理和有毒廢物清除和裂解。下圖中的滑動電弧由一對像圖中所示的延伸弧形電極構成。電源在兩電極上施加高壓引起電極間流動的氣體在電極最窄部分電擊穿。一旦擊穿發生電源就以中等電壓提供足以產生強力電弧的大電流，電弧在電極的半橢圓形表面上向右膨脹，不斷伸長直到不能維持為止。電弧熄滅後重新起弧，周而復始。其視覺觀看滑動電弧放電等離子體就像火焰一般，但其平均溫度卻比較低即使將餐巾紙放在等離子體焰上也不會燃燒。它又被稱為「索梯」(Jacog's Ladder)。滑動電弧放電產生的低溫等離子體為脈沖噴射，但可以得到比較寬的噴射式低溫等離子體炬(plasma torch) 。
射流低溫等離子放電（Jet Discharge)
幾十年來，等離子體炬（plasma torch）的個工業應用已經眾所周知，例如，氬弧焊、空氣等離子體切割機和等離子體噴塗等。這些設備中的核心部件通常稱為等離子體炬，其等離子體中心溫度達數千度，是熱等離子體。近年來，人們為了進行有機材料，例如橡膠表面進行處理，以改善表面附著力，將等離子體炬的技術低溫化和小型化，將熱弧變為冷弧研製成射流低溫等離子表面處理設備，噴槍出口溫度僅數網路，甚至更低，並且已經開始向家用電器和汽車工業推廣應用。有些高技術公司，例如中國的CORONA Lab.將這種技術產品化，可以用於高速在線處理 。1.大氣射流低溫等離子表面處理的原理流經冷弧等離子體射流槍的空氣氣流可以產生包括大量的氧原子在內的氧基活性物質，氧基等離子體照射材料表面，可以使附著於材料表面上的有機污染物C元素的分子分離，並變成二氧化碳後被清除；同時可以提高接觸性能，從而可以提高接合強度和可靠性。2.大氣射流低溫等離子表面處理的工業應用a)不銹鋼薄板對焊處的焊前處理不銹鋼薄板對焊在工業中應用很普遍，例如太陽能熱水器的內桶就是用0.4mm的不銹鋼薄板捲成圓筒對焊製成。為了達到焊接要求，必須對焊接處進行必要的清洗。目前的清洗方法是濕法－人工用化學清洗劑擦洗，清洗成本高，有污染，很難實現自動化。大氣射流低溫等離子清洗技術是干法，運用於薄板對焊的前處理，可代替傳統的人工用化學清洗劑擦拭，降低了清洗成本，可提高焊接質量，減少對環境的污染，可實現焊接區清洗的自動化。b)塑料板的表面處理塑料類，例如木塑是可以代用木材的新型材料，但表面油漆相當不易，這就大大限制了應用范圍。如果用化學方法處理，價格高，污染大。為此，用大氣射流低溫等離子處理則材料表面會發生明顯的變化：顏色略有變淺，反光度降低，呈亞光性；用手觸摸可以感覺到表面略有粗糙；使噴漆的附著性能大大增強。經等離子體處理前後的附著力可以測試。測試方法：用劃刀在待測部件表面劃出垂直井字結構劃痕，用軟毛刷輕刷劃線表面去掉碎沫。用透明膠帶貼於劃線上，膠帶與樣品間應無氣泡，保持1～2分鍾；以約60度角度恆定速度將膠帶撕起。觀察劃線及正方形的完整度以判斷附著力的大小。c)橡膠製品的處理橡膠在我們日常生活中大量使用，例如汽車的門封條。它的表面須要上漆或織絨。如果不經過低溫等離子處理，則不易粘接。如果用化學清洗，既是離線的，又會污染環境。用在線等離子體處理是理想的解決辦法。d)用於玻璃和金屬平板處理空氣等離子體射流可以處理玻璃和金屬表面，不但有效地清除了來自於大氣中浮游灰塵產生的有機污染物，而且改變了表面的性能且持續性足夠長。因而可以提高產品的接合強度。此外，常壓等離子體清洗還可以用於有機材料和金屬材料表面 。
大氣壓下輝光放電(APGD)
經過近20年的發展，低氣壓低溫等離子體已取得了很大進展。但由於其運行需抽真空、設備投資大、操作復雜、不適於工業化連續生產，限制了它的廣泛應用。顯然，最適合於工業生產的是大氣壓下放電產生的等離子體。大氣壓下的電暈放電和介質阻擋放電目前雖然被廣泛地應用於各種無機材料、金屬材料和高分子材料的表面處理中，但卻不能對各種化纖紡織品、毛紡織品、纖維和無紡布等材料進行表面處理。低氣壓下的輝光放電雖然可以處理這些材料，但存在成本、處理效率等問題，目前無法規模化應用於紡織品的表面處理。長期以來人們一直在努力實現大氣壓下的輝光放電(APGD)。1933年德國VonEngel首次報道了研究結果 ，利用冷卻的裸電極在大氣壓氫氣和空氣中實現了輝光放電，但它很容易過渡到電弧，並且必須在低氣壓下點燃，即離不開真空系統。1988年，Kanazawa等人報道了在大氣壓下使用氦氣獲得了穩定的APGD的研究成果，並通過實驗總結出了產生APGD要滿足的三個條件：（1）激勵源頻率需在1kHz以上；（2）需要雙介質DBD；（3）必須使用氦氣氣體。此後，日本的Okazaki、法國的Massines和美國的Roth研究小組分別採用DBD的方法，用不同頻率的電源和介質，在一些氣體和氣體混合物中宣稱實現了大氣壓下「APGD」。1992年，Roth小組在5mm氦氣間隙實現了APGD，並聲稱在幾個毫米的空氣間隙中也實現了APGD,主要的實驗條件為濕度低於15%、氣體流速50l/min、頻率為3kHz的電源並且和負載阻抗匹配。他們認為「離子捕獲」是實現APGD的關鍵。Roth等人用離子捕獲原理解釋APGD，即當所用工作電壓頻率高到半個周期內可在極板之間捕獲正離子，又不高到使電子也被捕獲時，將在氣體間隙中留下空間電荷，它們影響下半個周期放電，使所需放電場強明顯降低，有利於產生均勻的APGD。他們在實驗室的一台氣體放電等離子體實驗裝置中實現了Ar、He和空氣的「APGD」。1993年Okazaki小組利用金屬絲網（絲直徑0.035mm，325目）電極為PET膜（介質）、頻率為50Hz的電源，在1.5mm的氣體（氬氣、氮氣、空氣）間隙中做了大量的實驗，並宣稱實現了大氣壓輝光放電。根據電流脈沖個數及Lisajous圖形（X軸為外加電壓，Y軸為放電電荷量）的不同，他們提出了區分輝光放電和絲狀放電的方法，即若每個外加電壓半周期內僅1個電流脈沖，並且Lisajous圖形為兩條平行斜線，則為輝光放電。若半周期內多個電流脈沖，並且Lisajous圖形為斜平行四邊形，則為絲狀放電。法國的Massines小組、加拿大的Ra小組和俄羅斯的Golubovskii小組對APGD的形成機理也進行了比較深入的研究工作。Massines小組對氦氣和氮氣的APGD進行了實驗研究和數值模擬 ，除了測量外加電壓和放電電流之外，他們用曝光時間僅10ns的ICCD相機拍攝了時間分辨的放電圖像，用時空分辨的光譜測量記錄了放電等離子體的發射光譜，並結合放電過程的一維數值模擬，他們認為，氮氣中的均勻放電仍屬於湯森放電，而氦氣中均勻放電才是真正意義上的輝光放電，或亞輝光放電。他們還認為，得到大氣壓下均勻放電的關鍵是在較低電場下緩慢發展大量的電子雪崩。因此，在放電開始前間隙中必須存在大量的種子電子，而長壽命的亞穩態及其彭寧電離可以提供這些種子電子。根據10ns暴光的ICCD拍攝的放電圖像，Ra小組發現，在大氣壓惰性氣體He、Ne、Ar、Krypton的DBD間隙中，可以實現輝光放電。除了輝光放電和絲狀放電之外，還存在介於前兩者之間的第三種放電模式--柱狀放電 。從上個世紀末，國內許多單位如科羅納實驗室、清華大學、大連理工大學、華北電力大學、西安交通大學、華中科技大學、中科院物理所、河北師范大學等先後開始了對APGD的研究。由於APGD在織物、鍍膜、環保、薄膜材料等技術里域有著誘人的工業化應用前景，在大氣壓下和空氣中實現輝光放電產生低溫等離子體一直是國內外學者探尋的研究重點和熱點。2003年，國家自然科學基金委員會將「大氣壓輝光放電」列為國家重點研究項目。APGD的研究也取得了一些進展，如He、Ne、Ar、Krypton惰性氣體在大氣壓下基本實現了APGD，空氣也已經實現了用眼睛看上去比較均勻的准「APGD」。目前，對APGD的研究結果和認識是仁者見仁，智者見智。APGD的研究方興未艾，已經受到國內外許多大學和研究機構的廣泛重視。由於大氣壓輝光放電目前還沒有一個認可標准，（只要選擇一定的介質阻擋裝置、頻率、功率、氣流、濕度等）許多實驗所看到的放電現象和輝光放電很相似即出現視覺特徵上呈現均勻的「霧狀」放電，而看不到絲狀放電，但這種放電現象是否屬於輝光放電目前還沒有共識和定論 。
次大氣壓下輝光放電(HAPGD)產生低溫等離子體
由於大氣壓輝光放電技術目前雖有報道但技術還不成熟，沒有見到可用於工業生產的設備。而次大氣壓輝光放電技術則已經成熟並被應用於工業化的生產中。次大氣壓輝光放電可以處理各種材料，成本低、處理的時間短、加入各種氣體的氣氛含量高、功率密度大、處理效率高。可應用於表面聚合、表面接枝、金屬滲氮、冶金、表面催化、化學合成及各種粉、粒、片材料的表面改性和紡織品的表面處理。次大氣壓下輝光放電的視覺特徵呈現均勻的霧狀放電；放電時電極兩端的電壓低而功率密度大；處理紡織品和碳纖維等材料時不會出現擊穿和燃燒並且處理溫度接近室溫。次大氣壓輝光放電技術目前可用於低溫材料、生物材料、異型材料的表面親水處理和表面接枝、表面聚合、金屬滲氮、冶金、表面催化、化學合成等工藝。由於是在次大氣壓條件下的輝光放電，處理環境的氣氛濃度高，電子和離子的能量可達10eV以上。材料批處理的效率要高於低氣壓輝光放電10倍以上。 可處理金屬、非金屬、（碳）纖維、金屬纖維、微粒、粉末等 。
Ⅱ 等離子態是如何形成的
等離子態
物質有三種狀態：固態、液態和氣態。其實物質還有第四種狀態，那就是等離子態。
等離子態又叫做物質的第四態,它是氣體,不過其原子失去電子形成自由電子和
正離子,因為兩者的量相等因此又叫做等離子態,它可導電而且受磁場影響,熱氣體中,因為原子高速碰撞而造成電離現象,形成等離子態,太陽內部的氣體就是其中一個例子.低溫氣體,負電子和正離子會再結合,因此不會形成等離子態.在螢光燈內,存在低壓汞蒸汽及一些惰性氣體,在高電壓下,電子急劇加速, 碰撞而造成更多電子及正離子,形成等離子態,過程中汞原子被激發至激發態,由激發態躍至基態,發出電磁波,主要為紫外輻射,紫外輻射投射到管壁的熒光粉時,再轉為可見光.
為了克服氫核間的強勁排斥力而進行核熔合作用,兩氫核必須高速碰撞,而所需溫度高達千萬度攝氏,太陽內?依kao)篩膠洗頌跫?但如要發展受「控制的熱核熔合」作用,沒有容器可忍受此高溫而不熔解,利用磁場將等離子體困在磁場內,使它在高溫下進行核熔合,這方法仍未成功,仍有待進一步研究.
我們知道，把冰加熱到一定程度，它就會變成液態的水，如果繼續升高溫度，液態的水就會變成氣態，如果繼續升高溫度到幾千度以上，氣體的原子就會拋掉身上的電子，發生氣體的電離化現象，物理學家把電離化的氣體就叫做等離子態。
在茫茫無際的宇宙空間里，等離子態是一種普遍存在的狀態。宇宙中大部分發光的星球內部溫度和壓力都很高，這些星球內部的物質差不多都處於等離子態。只有那些昏暗的行星和分散的星際物質里才可以找到固態、液態和氣態的物質。
就在我們周圍，也經常看到等離子態的物質。在日光燈和霓虹燈的燈管里，在眩目的白熾電弧里，都能找到它的蹤跡。另外，在地球周圍的電離層里，在美麗的極光、大氣中的閃光放電和流星的尾巴里，也能找到奇妙的等離子態。
除了等離子態外，科學家還發現了「超固態」和「中子態」。宇宙中存在一顆白矮星，它的密度很大，大約是水的3600萬到幾億倍。一立方厘米白矮星上的物質就有100～200公斤重，這是怎麼回事呢？
原來，普通物質內部的原子與原子之間有很大的空隙，但是在白矮星裡面，壓力和溫度都很大，在幾百萬個大氣壓的壓力下，不但原子之間的空隙被壓縮了，就是原子外圍的電子層也被壓縮了。所有的原子核和原子都緊緊地擠在一起，物質裡面不再有什麼空隙，因此物質就特別重，這樣的物質就是超固態。科學家推測，不但白矮星內部充滿了超固態物質，在地球中心一定也存在著超固態物質。
假如在超固態物質上再加上巨大的壓力，原子核只好被迫解散，從裡面放出質子和中子。放出的質子在極大的壓力下會跟電子結合成中子。這樣一來，物質的結構就發生了根本性的改變，原來是原子核和電子，現在都變成了中子。這樣的狀態就叫做「中子態」。
中子態物質的密度大得更是嚇人，它比超固態物質還要大10多萬倍。一個火柴盒那麼大的中子態物質，就有30億噸重，要用96000台重型火車頭才能拉動它。
宏觀物質在一定的壓力下隨溫度升高由固態變成液態，再變為氣態(有的直接變成氣態)。當溫度繼續升高，氣態分子熱運動加劇。當溫度足夠高時，分子中的原子由於獲得了足夠大的動能，便開始彼此分離。分子受熱時分裂成原子狀態的過程稱為離解。若進一步提高溫度，原子的外層電子會擺脫原子核的束縛成為自由電子。失去電子的原子變成帶電的離子，這個過程稱電離。發生電離(無論是部分電離還是完全電離)的氣體稱之為等離子體(或等離子態)。等離子體是由帶正、負電荷的粒子組成的氣體。由於正負電荷總數相等，故等離子體的凈電荷等於零。
等離子態與固、液、氣三態相比無論在組成上還是在性質上均有本質區別。首先，氣體通常是不導電的，等離子體則是一種導電流體。其次，組成粒子間的作用力不同。氣體分子間不存在凈的電磁力，而等離子中的帶電粒子間存在庫侖力，並由此導致帶電粒子群的種種特有的集體運動。另外，作為一個帶電粒子系，等離子體的運動行為明顯的受到電磁場的影響和約束。
根據離子溫度與電子溫度是否達到熱平衡，可把等離子體分為平衡等離子體和非平衡等離子體。在平衡等離子體中，各種粒子的溫度幾乎相等。在非平衡等離子體中電子溫度與離子溫度相差很大。
通常把電離度小於0.1％的氣體稱弱電離氣體，也稱低溫等離子體。電離度大於0.1％的稱為強電離等離子體，也稱高溫等離子體。
等離子體在工業上的應用具有十分廣闊的前景。高溫等離子體的重要應用是受控核聚變。低溫等離子體用於切割、焊接和噴塗以及製造各種新型的電光源與顯示器等。
等離子體在自然界中是普遍存在的。例如，太陽、恆星、銀河系、河外星系中的大部分星際物質都處於等離子體狀態。地球上南北極有時發生的五顏六色的極光、夏日雷雨時出現的閃電和絢麗多彩的霓虹燈、日光燈等都與等離子體現象密切有關。
Ⅲ 等離子熔煉的基本原理
等離子熔煉主要是基於等離子體的超高溫和根據不同的需要可有效地控制爐內氣氛以實現特殊金屬或合金的熔煉。有時還可以利用水冷結晶器使金屬或合金實現順序凝固以獲得高質量結晶組織的錠子。
等離子體電弧的獲得 等離子體是固態、液態和氣態之外物質的第4態，是分布於中性粒子氣體中的電子與離子的混合物。而且正電荷與負電荷的濃度相等。它具有高的導電性、熱容量和導熱性。等離子體還受電場和磁場的作用。應用於冶金的是低溫等離子體，溫度通常為5000～2000K。等離子體電弧是用直流電或交流電在兩個或更多個電極間放電，有時也用高頻電場放電獲得的。放電時氣體電離的實質是發生電子雪崩，這種雪崩具有連鎖反應特性，因而電離速度極快。等離子體電弧是比自由電弧電離度更高的壓縮電弧。當電極間氣體放電形成的電弧受到外界氣流、器壁或外磁場的壓縮，使弧柱變細，溫度更高，能量高度集中時便形成壓縮電弧。
產生上述等離子電弧的裝置叫做等離子發生器或稱等離子槍。可分為轉移型和非轉移型兩類。前者陰極裝在等離子槍內而陽極是被加熱的物體即被熔煉的金屬;後者兩根電極都裝在槍內，通入的氣體在槍內被電離，在兩極間產生電弧，並從槍端噴出高溫等離子火焰。另外，等離子槍所用的電源有直流、交流和交直流混合型。等離子熔煉設備中使用的主要是直流轉移弧型等離子電弧。
Ⅳ 什麼是等離子體
等離子體(plasma)又叫做電漿，是由部分電子被剝奪後的原子及原子團被電離後產生的正負離子組成的離子化氣體狀物質，尺度大於德拜長度的宏觀電中性電離氣體，其運動主要受電磁力支配，並表現出顯著的集體行為。
它廣泛存在於宇宙中，常被視為是除去固、液、氣外，物質存在的第四態。等離子體是一種很好的導電體，利用經過巧妙設計的磁場可以捕捉、移動和加速等離子體。等離子體物理的發展為材料、能源、信息、環境空間、空間物理、地球物理等科學的進一步發展提供了新的技術和工藝。
(4)怎樣快速獲得等離子體擴展閱讀：
等離子體主要用於以下3方面。
1、等離子體冶煉：用於冶煉用普通方法難於冶煉的材料，例如高熔點的鋯 (Zr)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鈮(Nb)、釩(V)、鎢(W)等金屬；還用於簡化工藝過程，例如直接從ZrCl4、MoS2、Ta2O5和TiCl4中分別獲得Zr、Mo、Ta和Ti。
用等離子體熔化快速固化法可開發硬的高熔點粉末，如碳化鎢-鈷、Mo-Co、Mo-Ti-Zr-C等粉末。 等離子體冶煉的優點是產品成分及微結構的一致性好，可免除容器材料的污染。
2、等離子體噴塗：許多設備的部件應能耐磨、耐腐蝕、抗高溫，為此需要在其表面噴塗一層具有特殊性能的材料。用等離子體沉積快速固化法可將特種材料粉末噴入熱等離子體中熔化，並噴塗到基體（部件）上，使之迅速冷卻、固化，形成接近網狀結構的表層，這可大大提高噴塗質量。
3、等離子體焊接：可用以焊接鋼、合金鋼；鋁、銅、鈦等及其合金。特點是焊縫平整，可以再加工,沒有氧化物雜質,焊接速度快。用於切割鋼、鋁及其合金，切割厚度大。
Ⅳ 等離子體如何製取、保存
高壓電離氣體可以實現等離子體的制備 但是這種方法獲得的等離子體必須需要外加功率源 也就是需要有一定重復頻率的電源
Ⅵ 如何簡易製造等離子體
點把火就行了，火中也有等離子體
Ⅶ 等離子體
★【等離子體】是由部分電子被剝奪後的原子及原子被電離後產生的正負電子組成的離子化氣體狀物質，它是除去固、液、氣外，物質存在的第四態。等離子體是一種很好的導電體，利用經過巧妙設計的磁場可以捕捉、移動和加速等離子體。等離子體物理的發展為材料、能源、信息、環境空間，空間物理，地球物理等科學的進一步發展提新的技術和工藝。
★看似「神秘」的等離子體，其實是宇宙中一種常見的物質，在太陽、恆星、閃電中都存在等離子體，它佔了整個宇宙的99％。現在人們已經掌握利用電場和磁場產生來控制等離子體。例如焊工們用高溫等離子體焊接金屬。
★等離子體可分為兩種：高溫和低溫等離子體。現在低溫等離子體廣泛運用於多種生產領域。例如：等離子電視，嬰兒尿布表面防水塗層，增加啤酒瓶阻隔性。更重要的是在電腦晶元中的蝕刻運用，讓網路時代成為現實。
★高溫等離子體只有在溫度足夠高時發生的。太陽和恆星不斷地發出這種等離子體，組成了宇宙的99％。低溫等離子體是在 常溫下發生的等離子體（雖然電子的溫度很高）。低溫等離子體體可以被用於氧化、變性等表面處理或者在有機物和無機物上進行沉澱塗層處理。
★等離子體是物質的第四態，即電離了的「氣體」，它呈現出高度激發的不穩定態，其中包括離子(具有不同符號和電荷)、電子、原子和分子。其實，人們對等離子體現象並不生疏。在自然界里，熾熱爍爍的火焰、光輝奪目的閃電、以及絢爛壯麗的極光等都是等離子體作用的結果。對於整個宇宙來講，幾乎99．9％以上的物質都是以等離子體態存在的，如恆星和行星際空間等都是由等離子體組成的。用人工方法，如核聚變、核裂變、輝光放電及各種放電都可產生等離子體。 分子或原子的內部結構主要由電子和原子核組成。在通常情況下，即上述物質前三種形態，電子與核之間的關系比較固定，即電子以不同的能級存在於核場的周圍，其勢能或動能不大。
由離子、電子以及未電離的中性粒子的集合組成，整體呈中性的物質狀態．
普通氣體溫度升高時，氣體粒子的熱運動加劇，使粒子之間發生強烈碰撞，大量原子或分子中的電子被撞掉，當溫度高達百萬開到1億開，所有氣體原子全部電離．電離出的自由電子總的負電量與正離子總的正電量相等．這種高度電離的、宏觀上呈中性的氣體叫等離子體．
等離子體和普通氣體性質不同，普通氣體由分子構成，分子之間相互作用力是短程力，僅當分子碰撞時，分子之間的相互作用力才有明顯效果，理論上用分子運動論描述．在等離子體中，帶電粒子之間的庫侖力是長程力，庫侖力的作用效果遠遠超過帶電粒子可能發生的局部短程碰撞效果，等離子體中的帶電粒子運動時，能引起正電荷或負電荷局部集中，產生電場；電荷定向運動引起電流，產生磁場．電場和磁場要影響其他帶電粒子的運動，並伴隨著極強的熱輻射和熱傳導；等離子體能被磁場約束作迴旋運動等．等離子體的這些特性使它區別於普通氣體被稱為物質的第四態．
在宇宙中，等離子體是物質最主要的正常狀態．宇宙研究、宇宙開發、以及衛星、宇航、能源等新技術將隨著等離子體的研究而進入新時代．
主要應用
等離子體主要用於以下3方面。①等離子體冶煉：用於冶煉用普通方法難於冶煉的材料，例如高熔點的鋯 (Zr)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鈮(Nb)、釩(V)、鎢(W)等金屬；還用於簡化工藝過程，例如直接從ZrCl、MoS、TaO和TiCl中分別獲得Zr、Mo、Ta和Ti；用等離子體熔化快速固化法可開發硬的高熔點粉末，如碳化鎢-鈷、Mo-Co、Mo-Ti-Zr-C等粉末 等離子體冶煉的優點是產品成分及微結構的一致性好，可免除容器材料的污染②等離子體噴塗：許多設備的部件應能耐磨耐腐蝕、抗高溫，為此需要在其表面噴塗一層具有特殊性能的材料。用等離子體沉積快速固化法可將特種材料粉末噴入熱等離子體中熔化，並噴塗到基體（部件）上，使之迅速冷卻、固化，形成接近網狀結構的表層，這可大大提高噴塗質量。③等離子體焊接：可用以焊接鋼、合金鋼；鋁、銅、鈦等及其合金。特點是焊縫平整，可以再加工,沒有氧化物雜質,焊接速度快。用於切割鋼、鋁及其合金，切割厚度大。
等離子技術
所謂等離子體，就電氣技術而言，它指的是一種擁有離子、電子和核心粒子的不帶電的離子化物質。等離子體包括有，幾乎相同數量的自由電子和陽極電子。在一個等離子中，其中的粒子已從核心粒子中分離了出來。因此，當一個等離子包括大量的離子和電子，從而是電的最佳導體，而且它會受到磁場的影響，當溫度高時，電子便會從核心粒子中分離出來了。
近幾年來等離子平面屏幕技術支持下的PDP 真可謂是如日中天，它是未來真正平面電視的最佳候選者。其實等離子顯示技術並非近年才有的新技術，早在1964年美國伊利諾斯大學就成功研製出了等離子顯示平板，但那時等離子顯示器為單色。現在等離子平面屏幕技術為最新技術，而且它是高質圖象和大純平屏幕的最佳選擇。大純平屏幕可以在任何環境下看電視，等離子面板擁有一系列象素，同時這些象素又包含有三種次級象素，它們分別呈紅、綠色、藍色。在等離子狀態下的氣體能與每個次象素里的磷光體反應，從而能產生紅、綠或藍色。這種磷光體與用在陰極射線管(CRT)裝置(如電視機和普通電腦顯示器) 中的磷光體是一樣的，你可以由此而得到你所期望的豐富有動態的顏色，每種由一個先進的電子元件控制的次象素能產生16億種不同的顏色，所有的這些意味著你能在約不到6英寸厚的顯示屏上更容易看到最佳畫面。
Ⅷ 何謂等離子體目前比較有用的等離子體反應有幾種簡述其用途
通俗的說，等離子體就是電離的氣體。等離子體的概念最早由美國著名的科學家Langmuir在1920年提出。比較嚴格的定義是：等離子體是由電子、陽離子和中性粒子組成的整體上呈電中性的物質集合。
低溫等離子體
等離子體中的存在著電子、陽離子和中性粒子，由於電子質量小，熱運動比較劇烈，在不平衡的狀態下，其熱運動可以比陽離子和中性粒子劇烈很多，體現為電子溫度遠高於陽離子和中性粒子的溫度。在低溫等離子體中，電子溫度通常為幾個eV（1eV約等於12000K）,而離子和中性粒子的溫度（即通常所說的氣體溫度）依然在室溫附近。低溫等離子體是一種非平衡態，要獲得低溫等離子體就要減少碰撞，因此常常在較低的壓力下獲得；在較高的壓力下，需要比較大的氣體流速。
等離子體在現代技術中有非常重要的作用。根據等離子體的不同特點，其應用基本可以分為以下一些方面：
利用等離子體的發光。多彩的發光是等離子體的重要標志，因此等離子體是一種理想的光源。跟白熾燈不一樣，等離子體光源通常是冷光源，發光效率高。另一基於等離子體的發光現象的重要應用是等離子平板顯示，大面積的等離子體電視已經商用，並且是頗具潛力的一種顯示技術。等離子體的發光光譜跟產生等離子的元素和等離子體的狀態密切相關，對等離子體光譜的分析是研究等離子體的一種重要手段
利用等離子體的高溫。等離子體方法能獲得普通加熱方法難以達到的高溫，原子核聚變過程中，物質都處於等離子體狀態，等離子體的高溫還可用於焊接、切割、金屬熔煉等方面
Ⅸ 等離子體的主要應用
當光打在金屬表面時，二維光或是等離子體就會被激發。等離子體可以被看作是光子和電子的連接。
可以建立一個混合原則，由光轉變成的等離子體在金屬表面傳播時（該等離子體的波長比原始光波的波長小的多）；等離子體能被二維光學儀器（鏡子、波導、透鏡等）處理，等離子體能再次轉變成光或者電信號。
等離子體感測器和癌症治療儀：NaomiHalas描述了等離子體怎樣激發小金屬層表面的，米粒形狀的粒子能量很大，做光譜學試驗的光是微分子數量級。在米粒狀粒子彎曲頂端處等離子體電場比用來激發等離子體的電場強很多，並且它在很大程度上改進了光譜的速率和精確性。換一種說法，納米數量級的等離子體不僅可以用來鑒定，還可以用來殺死癌細胞。
等離子體顯微鏡：IgorSmolyaninov報道稱他和他的同事能夠拍下來空間解析度在60nm的物體（如果是實用材料，解析度能達到30nm），而用激光激發只能達到515nm。換句話說，用這種解析度製造的顯微鏡會比平常使用的衍射方法好的多；而且，這更是遠場顯微鏡――光源不用放在少於光波長的范圍內。巨大光極化和光傳輸：GennadyShvets報道當表面的聲子被光激發來製造超棱鏡（用平板材料透鏡化）顯微鏡是紅外線光顯微鏡波長的二十分之一。他和他的同事能拍下樣品表面下的特徵，他們稱為「巨大的光傳輸」，照射到表面的光比一般光的波長小的多。
光頻率的未來等離子體電路：NaderEngheta支持等離子體激發的納米粒子能夠被設計成納米數量級的電容，電阻，和感應器（電路中的各種元素）。
電路能夠接收廣播（1010Hz）或者是微波（1012Hz）的頻率，而該電路卻能達到光頻率（1015Hz）。這就能實現小型化以及用納米天線探測光信號的過程，納米波導，納米感測器，並且還有可能實現納米計算機，納米存儲，納米信號和光分子介面。
等離子體主要用於以下3方面。
①等離子體冶煉：用於冶煉用普通方法難於冶煉的材料，例如高熔點的鋯(Zr)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鈮(Nb)、釩(V)、鎢(W)等金屬；還用於簡化工藝過程，例如直接從ZrCl、MoS、TaO和TiCl中分別獲得Zr、Mo、Ta和Ti；用等離子體熔化快速固化法可開發硬的高熔點粉末，如碳化鎢-鈷、Mo-Co、Mo-Ti-Zr-C等粉末等離子體冶煉的優點是產品成分及微結構的一致性好，可免除容器材料的污染。
②等離子體噴塗：許多設備的部件應能耐磨耐腐蝕、抗高溫，為此需要在其表面噴塗一層具有特殊性能的材料。用等離子體沉積快速固化法可將特種材料粉末噴入熱等離子體中熔化，並噴塗到基體（部件）上，使之迅速冷卻、固化，形成接近網狀結構的表層，這可大大提高噴塗質量。
③等離子體焊接：可用以焊接鋼、合金鋼；鋁、銅、鈦等及其合金。特點是焊縫平整，可以再加工沒有氧化物雜質,焊接速度快。用於切割鋼、鋁及其合金，切割厚度大。