一、等离子体基本原理ppt课件

1、等离子应用技术，1，参考教材：1。等离子技术及应用许根辉及其他化学产业出版社2。等离子技术和应用朝政尤什昌阿洪辉国防工业出版社，2，目录，等离子基本原理等离子体的化学行为等离子体发生技术介质阻挡放电等离子体技术和应用电晕放电等离子体技术和应用微波放电等离子体技术和应用等离子体薄膜制造中等离子体应用高分子化学中等离子体显示技术等离子体应用技术在隐身技术中的应用技术进展，3，氖，4，太阳等离子体射流，5， 介质阻挡放电(DBD)，8，滑动弧放电等离子体，9，激光，10，第一章等离子体基本原理，1.1等离子体概念：含正离子、负离子、电子、自由基和各种活性组的正电荷、负粒子(正电荷和各种活性组) 注：

2、非束缚：异质带电粒子彼此“自由”，等离子体的基本粒子元素是正负荷电的粒子(电子，离子)，而不是耦合。粒子和电磁场的不可分离：粒子在等离子体中的运动与电磁场(场和粒子产生的磁相干场)密切相关，没有分裂。集体效应占优势：等离子体中相互作用的电磁力是远距离的。11，1.1.1等离子体存在：宇宙中90%的物质处于等离子体姿态。从地球表面向外的等离子体被称为可见几乎所有物质的存在形式气体、液体和固态三种状态物质的第四种状态，即等离子体姿态。太阳风，太阳日冕，太阳内部，星际空间，闪电，极光，星云，星团等大气的外部电离层，太阳空间的太阳风。12，是什么保护了地球：等离子体，空间天体等离子体，13，北极光，空

3、间天体等离子体，14，来自太阳的等离子体，空间天体等离子体，15，星系：巨大的核聚变反应堆，空间天体等离子体，16，等离子体参数空间日常生活：荧光灯、电弧、等离子显示器、臭氧发生器的典型工业应用领域：等离子刻蚀、涂层、表面改性、喷涂、烧结、熔炼、加热、有害物质处理高级应用领域：托卡马克、惯性约束聚变、氢弹、高功率微波装置、高功率微波装置23，激光聚合变电站，24，新光II，星光II激光聚变装置，25，1.1.2等离子体是物质第四状态，00c，1000c，100000c，c，26，放电是将气体转化为等离子体的一般形式“电”比“中性”更重要(电离10-4)，27，1.2等离子体特性1.2.1等离子

4、体的整体特性等离子体是导电流体。在洛伦兹等离子体中，等离子体是微观粒子的集合，等离子体的整体电导率西格玛为，28，当电子与电荷中每个电荷数为z的带电粒子碰撞时，等离子体的整体电导率s为库仑登录值29，在直径为r的球体区域中，球表面的静电位置为31，Q=en，球内静态电荷的电子和单个电荷阳离子是包含能量的等离子体，可由r包围的剩余电荷确定，球表面的静电位置为31，q=e n，球内静态电荷。其中e是电子电荷。此时，球表面的静电位置是由推动净负电荷球体区域的电子获得的能量，是由自下而上的静电乘以电荷得到的。只有与有限运动温度t相关的动能才能得到与电中性的相对偏差：32，在等离子体中引入电场，一段时间

5、后等离子体中的电子，离子移动，屏蔽电场3354 debye屏蔽，离子被排斥。电极引入的电场只限于小尺寸的“鞘”。热平衡时电子，离子密度满足玻耳兹曼分布。存在的时候，有，34，等离子体的特征长度：德倍长度，一维模型(电极是无限平面)，解决方案：德拜长度：一般离子反应慢，因此离子的动态屏蔽效果可能有些微妙，德拜长度保持等离子体准电气中立的最小规模德拜长度也起着集体作用为了说明等离子体在特定弧上的径向扩散，DavidBohm提出了实验推断的扩散系数，即36，1.2.5等离子体发射，此处发射HV=en-em= e复合发射HV= e (ei-em) e-复合前自由电子的动能ei-em 电离alpha定义

6、为39，1.3.2电子温度和离子温度，在热力学平衡状态下，粒子能量跟随麦克斯韦分布，单个粒子的平均平动能KE和热平衡温度的关系如下：在KE=mv2/2=3KT/2中：k是玻耳兹曼常量，t在讨论等离子体时经常直接使用“电子伏”作为温度单位，如下所示：Tev，Tev=kT=1ev=1.610-12凝胶，40，1.3.3萨哈方程，中性气体到完全电离等离子体状态的转换可以用萨哈方程解释：形式：h-普朗克常数；T-三个粒子的共同热力学温度；Gi-原子电离势；G0-离子基态的统计权重；Gi/g0-中性原子基态的统计权重，碱性金属等离子体的比例约为0.5，其他气体约为1。41，1.3.4等离子体的时空特性限

7、制，等离子体的电中立具有固有的空间和时间尺度。空间尺度下限-debye长度时间尺度下限-电子完成一个振幅(等于debye长度)所需的时间p，42，1.3.5等离子体基准，空间尺度要求：等离子体线路度大于debye长度时间尺度要求：等离子体碰撞时间，存在时间大于特性响应时间等离子体参数：debye boll 45，1.5等离子应用，等离子体应用，等离子化学，等离子体工程：等离子体发生和等离子体发生设备研究领域，等离子体物理，等离子体环境应用，等离子体生物学应用，磁流体力学，电流体力学，微电子的等离子体工艺，等离子体强化化学气相沉积，无机等离子体沉积和硬罩，等离子体化学合成现象识别等离子物理学的基

8、本理论框架的建立，从20世纪50年代开始控制的热核聚变空间技术等离子物理从20世纪80年代开始，气体放电和电弧技术开发应用低温等离子体物理开发，47，等离子化学在18世纪1758年火花放电中产生臭氧，1785年利用气体放电制备一氧化氮，1960年代，利用等离子技术形成了前所未有的大量化学反应，形成了低温等离子体化学，形成了半导体材料，表面48、如何获得具有多种电子密度和电子温度的大范围等离子区是当前等离子工程面临的主要问题。49，1.5.1等离子体物理研究领域，低温应用等离子体高温聚变等离子体空间和天体等离子体，50，低温等离子体应用，等离子体化学过程刻蚀化学气相沉积(成膜)等离子体材料处理表

9、面改性表面冶金光源冷光(节能)，51，毫米厚金刚石薄片制备研究，纯金刚石薄片(直径30毫米) 53、等离子军事和先进技术应用、军事应用等离子天线、等离子隐身、等离子拖减、等离子鞘、等离子诱饵高科技高功率微波设备、x射线激光、强光束技术、等离子推进、返回、54、热等离子应用、高温加热冶金、焊接、切割材料合成、 等离子科学广泛应用于能源、材料、信息、环境保护、国防、微电子、半导体、航空、宇宙、冶金、生物医学、造纸、化学、纤维和通信等领域。等离子体研究领域对解决人类面临的能源、材料、信息、环境保护等诸多全球问题具有重要意义。，57、等离子辅助加工用于薄膜沉积、等离子聚合、微电路制造到焊接、工具硬化、超细粒子合成、等离子喷涂、等离子冶金、等离子化学、微波源等非常广泛的工业应用领域中制造新的化学物质和化学工艺。半导体集成电路和其他微电子设备的制造工具、 模具和工程金属的固化准备药物的生物可溶包装材料表面防腐和其他薄层沉积特殊陶瓷(包括超导材料)制造新的化学物质和材料金属萃取印刷和制造聚合物薄膜处理危险废物焊接磁