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等离子体技术与应用学号队别专业姓名摘要等离子体作为物质存在的一种基本形态，自18世纪中期被发现以来，对它的认识和利用不断深化。
我们知道，普通化学反应和化工设备中所产生的温度只有二千多度。
而在各种形式的气体放电所形成的低温等离子体中电子温度可达一万度以上，足以造成各种化学键的断裂，或使气体分子激发电离，产生许多在通常条件下不能发生的化学反应，获得通常条件下不能得到的化合物或化工产品，并且获得的化合物与化工产品不会产生热分解。
目前，等离子体技术已被广泛的用于国防、工业、农业、环境、通信等一系列国民经济发展领域，极大地推动了信息产业的发展，促进了工业科技进步。
关键词等离子体微波放电隐身技术材料的表面改性微波等离子灯引言等离子体是由带电的正粒子、负粒子（其中包括正离子、负离子、电子、自由基和各种活性基团等）组成的集合体，其中正电荷和负电荷电量相等故称等离子体。
他们在宏观上呈电中性的电离态气体（也有你液态、固态）。
当温度足够高时，构成分子的原子也获得足够大的的动能，开始彼此分离，这一过程称为离解。
在此基础上进一步提高温度，就会出现一种全新的现象，原子的外层电子将摆脱原子核的束缚而成为自由电子，失去电子的原子变成带正电的离子，这个过程叫电离。
等离子体指的就是这种电离气体，它通常由光子、电子、基态原子（或分子）、激发态原子（或分子）以及正离子和负离子六种基本粒子构成的集合体。
因此，等离子体也被称为物质的第四态。
内容一、等离子的性质物质的第四态等离子体有着许多独特的物理、化学性质。
只要表现如下：1) 温度高、粒子动能大。
2) 作为带电粒子的集合体，具有类似金属的导电性能。
等离子体从整体上看是一种导体电流体。
3) 化学性质活泼，容易发生化学反应。
4) 发光特性，可以作光源。
二、等离子技术的应用2.1微波放电等离子体技术与应用通常，低气压、低温等离子体是在1～100pa的气体中进行直流或射频放电产生的。
直流辉光发电首先被研究和应用，但该等离子体是有极放电，而且密度低、电离度低、运行气压高，这就限制了其应用的广泛性。
气体放电等离子体实验报告气体放电等离子体实验报告引言：气体放电等离子体实验是一项重要的物理实验，通过对气体放电现象的研究，可以深入了解等离子体的性质和行为。
本实验旨在通过观察和分析气体放电等离子体的特性，揭示等离子体的基本原理和应用。
实验目的：1. 研究气体放电的基本特性，如放电现象、放电形态等；2. 探索气体放电等离子体的性质，如等离子体的密度、温度等；3. 分析气体放电等离子体的应用领域，如等离子体在光谱分析、材料处理等方面的应用。
实验材料和装置：1. 气体放电实验装置：包括气体放电管、高压电源、电流表、电压表等；2. 气体：常见的气体有氢气、氦气、氮气等；3. 实验记录仪器：如摄像机、数据采集器等。
实验步骤：1. 准备实验装置，并确保安全；2. 连接高压电源和气体放电管，调节电压和电流；3. 打开电源，观察气体放电管内的放电现象；4. 记录放电的形态、颜色、亮度等特征；5. 测量放电管两端的电压和电流，并记录数据；6. 调节电压和电流，观察放电现象的变化；7. 使用摄像机或数据采集器记录实验过程；8. 分析实验数据，得出结论。
实验结果与分析：经过实验观察和数据分析，我们发现不同气体在不同电压和电流条件下，产生了不同的放电形态和颜色。
例如，在低压条件下，氢气放电呈现出红色的辐射，而在高压条件下，氢气放电呈现出紫色的辐射。
这是因为不同气体的原子结构和能级分布不同，导致其放电现象也不同。
通过实验数据的分析，我们还可以计算出等离子体的密度和温度。
根据普朗克公式和玻尔兹曼关系，我们可以利用放电管两端的电压和电流数据，推导出等离子体的密度和温度。
这对于等离子体物理学的研究具有重要意义。
实验应用：气体放电等离子体在许多领域都有广泛的应用。
例如，在光谱分析中，气体放电等离子体可以用于分析物质的成分和结构。
通过观察等离子体在不同波长下的辐射光谱，可以确定样品中的元素和化合物。
此外，气体放电等离子体还可以应用于材料处理。
南京大学物理系实验报告题目实验2.3 气体放电中等离子体的研究姓名董佳婧学号 141120021一、引言等离子体作为物质的第四态在宇宙中普遍存在。
在实验室中对等离子体的研究是从气体放电开始的。
朗缪尔和汤克斯首先引入“等离子体”这个名称。
近年来等离子体物理学有了较快发展，并被应用于电力工业、电子工业、金属加工和广播通讯等部门，特别是等离子体的研究，为利用受控热核反应，解决能源问题提供了诱人的前景。
二、实验目的1、了解气体放电中等离子体的特性。
2、利用等离子体诊断技术测定等离子体的一些基本参量。
三、实验原理1、等离子体及其物理特性等离子体有一系列不同于普通气体的特性：（1）高度电离，是电和热的良导体，具有比普通气体大几百倍的比热容。
（2）带正电的和带负电的粒子密度几乎相等。
（3）宏观上是电中性的。
2、等离子体的主要参量描述等离子体的一些主要参量为：（1）电子温度Te。
它是等离子体的一个主要参量，因为在等离子体中电子碰撞电离是主要的，而电子碰撞电离与电子的能量有直接关系，即与电子温度相关联。
（2）带电粒子密度。
电子密度为ne ，正离子密度为ni，在等离子体中ne≈ni。
（3）轴向电场强度EL。
表征为维持等离子体的存在所需的能量。
（4）电子平均动能Ee 。
（5）空间电位分布。
3、稀薄气体产生的辉光放电本实验研究的是辉光放电等离子体。
辉光放电是气体导电的一种形态。
当放电管内的压强保持在10-102Pa时，在两电极上加高电压，就能观察到管内有放电现象。
辉光分为明暗相间的8个区域。
8个区域的名称为（1）阿斯顿区，（2）阴极辉区，（3）阴极暗区，（4）负辉区，（5）法拉第暗区，（6）正辉区（即正辉柱），（7）阳极暗区，（8）阴极辉区。
如图1所示，其中正辉区是我们感兴趣的等离子区。
其特征是：气体高度电离；电场强度很小，且沿轴向有恒定值。
这使得其中带电粒子的无规则热运动胜过它们的定向运动。
所以它们基本上遵从麦克斯韦速度分布律。
等离子体体积放电的研究与应用等离子体是一种高度离子化的气体，通常由正、负离子和自由电子组成。
它是一种具有极高能量和强化学反应性质的物质。
等离子体应用广泛，如在聚变能、化学反应、医学和环境保护等方面都有着广泛的应用。
而在等离子体技术中，体积放电是一种重要的技术手段。
本文将对等离子体体积放电进行深入探讨，包括其原理、研究、现状、应用等方面。
一、等离子体体积放电的原理体积放电是将两个电极之间的气体电离得足够强，从而形成等离子体的过程。
等离子体在体积中均匀分布，所以也被称为均匀放电。
等离子体体积放电是一种快速的大气压等离子体发生方式，它广泛应用于聚变物理、工业及空气净化等领域。
二、等离子体体积放电的研究等离子体体积放电技术在实际应用中必须考虑等离子体的制备、形成和维持等各个方面的问题。
因此，它不仅关注等离子体物理机制的研究，而且需要对放电参数、气体种类、气压、附加电场等有关因素进行深入研究，以获取合适的等离子体形态和理想性质的等离子体产物。
体积放电的研究旨在在循环体系中达到更高的电等离子体密度和更低的污染产物，以实现对电化学过程的精细调控。
三、等离子体体积放电的现状近年来，在等离子体体积放电技术方面，一些取得重要进展的研究领域正在迅速发展，如低温等离子体、等离子体聚变等。
低温等离子体是指在大气压下形成的等离子体。
通过改变等离子体气体种类和介电常数等参数，可以使高密度、低电子温度、低氧化物产生等低温等离子体得到控制。
这些特性使得低温等离子体成为工业生产、环境清洁和医学科技等诸多领域的热门研究领域。
同时，等离子体聚变也是研究热点，现在已有多个国家在进行聚变能研究，冀望实现聚变能的发电。
四、等离子体体积放电的应用等离子体体积放电是一种非常重要的实验手段，特别是在化学反应中的应用得到了广泛关注。
对于化学反应来说，等离子体的高能量等离子体产生剧烈的氧化、还原等化学反应，甚至产生非常特别的新物质，如纳米材料、纳米颗粒等。
高电压技术中的气体放电及其应用探析高电压技术随着不少工业和研究领域的发展需要而发展在电力工程中有最广泛的应用。
国外随着电力供应及可靠性要求的不断提高，刺激着高电压技术的发展。
我国的电力发展要求逐步建设大量的超高压电网和输变电设备，无论从制造或从引进消化国外设备和技术来看，积极研究、发展高电压技术都是必不可少的由于气体放电在材料处理、热核聚变、环境净化以及等离子体推力器等各个前沿科学领域中具有广泛的应用。
分析了直流辉光放电、介质阻挡放电、大气压辉光放电、电子回旋共振放电、容性耦合射频放电的国内外研究现状，最后介绍了气体放电等离子体的应用领域。
1 绪论1.1 研究目的和意义1.1.1 气体放电研究目的我国国土辽阔水力、煤炭、石油资源虽十分丰富，但其分布偏离用电中心很远，因而大力发展大容量远距离输电是必然的趋势传统的交流电力系统作为主要对象的“高电压技术，根本没有或很少涉及这些间题，严格地说，只能称之为“交流高电压技术”，这种状况显然不能适应今后直流输电技术加速发展的现实。
我认为条件正在逐渐成熟，现在已经是让“高电压技术”这门学科全面包括交流和直流两个部分的时候了。
1.2 气体放电研究意义由于所用材料上的变革，已经出现了一些可使结构更紧凑、技术经济上更好的产品。
SFe气体绝缘变电站、SP。
断路器、真空断路器、可控硅换流阀、金属氧化物避雷器等。
这些设备中的放电机理、在各种工作条件下的特性，它们的测试和与它们有关的过电压问题等都尚待进一步研究。
合成绝缘子的应用可缩小线路尺寸，但它在户外的长期绝缘特性问题、机械强度和防水问题等都有待研究。
塑料电缆应用日广，但尚需对绝缘中的树枝（水、电）发展机理、防水、防杂质问题进行研究。
此外，在环境方面如高海拔、污秽等外界因素对外绝缘的影响仍需研究。
高压试验对测量技术也要求改进，如要求能测量更快速的暂态，要求广泛应用数字化技术。
与此有关，随着电子设备增多的弱电和强电设备间的电磁兼容问题也更为迫切了。
等离子体的原理和应用
等离子体是一种由离子和自由电子组成的气体状态，它具有高温、高能、易导电、易感应磁场等特性。
等离子体的产生主要有放电、热力学等方法，其中最常见的放电方式有电弧放电、辉光放电等。
等离子体的应用十分广泛，其中一些重要的应用包括：
1. 等离子体显示技术：利用等离子体的高亮度和色彩鲜艳的特性制造高清晰度的电视和显示器。
2. 等离子体刻蚀技术：利用等离子体的高能和易导电的特性，在半导体微电子加工中进行精准加工。
3. 等离子体医学：利用等离子体的激励光谱技术，对人体组织进行检测和分析，也用于手术切割、消毒等。
4. 等离子体清洗技术：利用等离子体的高能和高密度，清除污垢和杂质，广泛应用于半导体、LCD面板等领域。
5. 等离子体推进技术：利用等离子体的离子推进精度高、效率高、速度快的特性，研发了等离子体推进器，用于航天器的推进。
总之，等离子体的原理和应用在现代科技中扮演着重要的角色，其研究和应用将会继续推动科技的发展。
等离子体及其技术应用生化系化学教育姓名：蒋敏学号：20101420摘要：通过介绍等离子体的概念、分类、特性、原理及其在化学工业、材料工业、电子工业、能源方面和机械工业、国防工业、生物医学及环境保护方面的技术应用。
关键词：等离子体、概念、特性、原理、应用前言：等离子体是宇宙中物质存在的一种状态。
物质除固、液、气三态外，还有第四种状态即等离子态。
所谓等离子体就是气体在外力作用下发生电离，产生电荷相反、数量相等的电子和正离子以及游离基(电子、离子和游离基之间又可复合成原子和分子)，由于在宏观上呈中性，故称之为等离子体。
处于等离于态的各种物质微粒具有较强的化学活性，在一定的条件下可获得较完全的化学反应，物质的各态之间是可以相互转化的。
1. 等离子体等离子体是由电子、离子等带电粒子以及中性粒子(原子、分子、微料等)组成的, 宏观上呈现准中性, 且具有集体效应的混合气体。
所谓准中性是指在等离子体中的正负离子数目基本相等, 系统在宏观上呈现中性, 但在小尺度上则呈现出电磁性, 而集体效应则突出地反映了等离子体与中性气体的区别。
1.1等离子体的含义由电子、离子和中性粒子三种成分组成。
其中电子和离子的电荷总数基本相等，因而作为整体是电中性的。
等离子体是由大量带电粒子组成的有宏观空间尺度和时间尺度的体系。
1.2等离子体的产生对液体加热使之温度升高，可以使它转化为气体。
在通常的气体中，物质的最小单元是分子。
如果对气体再加热使气体温度升高时，分子会分解成单个原子，这种以原子为基本单元而组成的气体叫做原子气体。
使原子气体的温度再升高，原子运动的速度增大。
通过相互碰撞使之电离出自由电子和阳离子，当许多原子被电离之后，会形成一个电离过程、电离成的离子与电子复合成中性微粒过程之间的动态平衡，因此在宏观上存在着大量不变的各种离子和电子，形成等离子状态。
除了高温下微粒通过碰撞发生电离之外，产生等离子体的方法很多，常用的产生等离子体的方法主要有以下几种：1.1.1气体放电法在电场作用下获得加速动能的带电粒子与气体分子碰撞、加之阴极二次电子发射等机制的作用，导致气体击穿放电而形成等离子体。
等离子体技术在环境保护中的应用一、等离子体介绍等离子体是由电子、离子、自由基和中性粒子组成的导电性流体。
整个体系呈电中性,具有与一般气体不同的性质,容易受磁场、电场的影响,称为物质第四态。
它为化学反应提供必须的能量粒子和活性物种,在化学工业、材料工业、电子工业、机械工业、国防工业、生物医学和环境保护等方面有着广泛的应用。
当气体分子以一定的方式在外部激励源的电场被加速获能时,能量高于气体原子的电离电势时,电子与原子间的非弹性碰撞将导致电离而产生离子电子,当气体的电离率足够大时,中性粒子的物理性质开始退居次要地位。
整个系统受带电粒子的支配,此时电离的气体即为等离子体。
等离子体的分类方法有很多,根据温度和内部的热力学平衡性,可将等离子体分为平衡态等离子体和非平衡态等离子体。
在热力学平衡等离子体内,电子温度与离子温度相同,属于一个处于热力学平衡的整体,体系温度非常高,因此又称为高温等离子体。
最典型的例子是电感耦合等离子体(ICP)。
此外,在较高电压下的火花放电和弧光放电也能获得此类等离子体。
非平衡态等离子体内部的电子温度远远高于离子温度(电子温度可高达104K,而离子温度一般只有300～500K)系统处于热力学非平衡态,其表观温度较低,所以被称为低温等离子体。
此类等离子体通常可通过气体放电得到。
常见的有辉光放电,射频放电和微波放电等。
二、等离子体在环境保护中的应用2.1等离子体技术在大气污染治理中的应用2.1.1原理利用电子加速器产生高能电子束辐照需要治理的废气，使其产生活性物质（如OH，HO，O），促进分子间的化学反应。
活性粒子和气体分子碰撞，打开气2，从而将污染物氧体分子键，同时产生大量OH，HO2等自由基和氧化性极强的O3化，达到净化空气的效果。
2.1.2应用大气中的主要污染物有：总悬浮颗粒、飘尘、硫氧化物、氮氧化物、硫化氢、氨、碳氧化物和挥发性有机物（VOCs）等。
它们分别来自于生活污染源、工业污染源和交通污染源。
大气压脉冲气体放电技术是一种新型的非平衡等离子体产生技术，它具有放电电压低、电流大、等离子体密度高、反应性强等优点，在等离子体表面处理、薄膜沉积、环境治理等领域具有广泛的应用前景。
一、大气压脉冲气体放电技术原理大气压脉冲气体放电技术的基本原理是利用高压脉冲电源在常压或接近常压的条件下，使气体发生放电，产生等离子体。
当高压脉冲电源加在两电极之间时，气体分子被电离，产生自由电子和正离子。
在电场的作用下，自由电子加速并撞击气体分子，产生更多的自由电子和正离子，从而形成雪崩效应。
当自由电子的密度达到一定程度时，气体发生放电，产生等离子体。
二、大气压脉冲气体放电技术的特点大气压脉冲气体放电技术具有以下特点：（1）放电电压低：大气压脉冲气体放电技术的放电电压一般在几千伏到几十千伏之间，远低于传统的真空放电技术。
（2）电流大：大气压脉冲气体放电技术的电流可以达到几安培甚至几十安培，远高于传统的真空放电技术。
（3）等离子体密度高：大气压脉冲气体放电技术的等离子体密度可以达到1011-1012 cm^-3，远高于传统的真空放电技术。
（4）反应性强：大气压脉冲气体放电技术产生的等离子体具有很强的反应性，可以与各种气体和固体发生化学反应。
三、大气压脉冲气体放电技术的应用大气压脉冲气体放电技术在等离子体表面处理、薄膜沉积、环境治理等领域具有广泛的应用前景。
（1）等离子体表面处理：大气压脉冲气体放电技术可以对各种材料的表面进行处理，提高材料的表面活性、润湿性、粘合性等性能。
（2）薄膜沉积：大气压脉冲气体放电技术可以沉积各种薄膜，如金属薄膜、氧化物薄膜、氮化物薄膜等。
（3）环境治理：大气压脉冲气体放电技术可以用于处理各种污染物，如挥发性有机物、氮氧化物、硫氧化物等。
四、大气压脉冲气体放电技术的发展前景大气压脉冲气体放电技术是一项新兴技术，具有广阔的发展前景。
随着技术的不断进步，大气压脉冲气体放电技术将在更多的领域得到应用，对国民经济和社会发展产生重大影响。
物理实验技术中的气体放电与等离子体技术近年来，气体放电与等离子体技术在物理实验中得到了广泛的应用。
在科学研究领域中，等离子体被用于研究物质的性质，开展气体放电实验，以及开发新型的电子设备。
本文将探讨气体放电与等离子体技术在物理实验中的应用以及其相关特点和意义。
一、气体放电实验气体放电是指在适当的条件下，气体中存在的电子被加速并与气体中其他原子或分子发生碰撞，从而产生高能态的电离现象。
气体放电实验可通过引入外部电场、施加粒子束等方式来激发气体分子和原子，产生电离，从而形成等离子体。
气体放电实验的一个重要应用是光谱分析。
通过对气体放电后发射的光谱进行分析，可以了解气体元素的谱线特征，从而确定物质的成分和性质。
这在天文学研究中尤为重要，例如利用太阳光的特征谱线来了解太阳的组成和动力学过程。
二、等离子体技术等离子体是一种高度电离的气体，由电子、离子和中性分子共同组成。
等离子体的电离度高，具有很好的导电性和热释放能力，因此被广泛应用于物理实验中。
等离子体技术的一个重要应用是等离子体刻蚀。
利用等离子体的离子和电子能量较高的特点，可以将这些能量转化为物质表面的化学反应能量，从而实现对物质的刻蚀。
这一技术被广泛应用于半导体制造和纳米加工领域。
除了刻蚀，等离子体还可以用于材料表面的改性。
等离子体束可以利用其高能离子的加速能力，将离子束引入到材料的表面，从而改变材料的性质。
例如，通过氮离子束轰击材料表面，可以增强材料的硬度和抗腐蚀性，提高材料的耐磨性。
三、气体放电与等离子体技术的意义气体放电与等离子体技术在物理实验中具有重要的意义。
首先，气体放电实验可以提供关于物质性质的重要信息。
通过观察气体放电时物质的电离行为和发射光谱，可以推断物质的成分、能级结构以及反应机制等。
其次，等离子体技术可以用于制造高性能的电子设备。
利用等离子体刻蚀和表面改性技术，可以在纳米尺度上制造出微电子器件。
这些器件具有更高的性能和更小的尺寸，对信息存储、通信和传感器技术等领域有着广泛的应用。
气体放电等离子体及应用的研究进展石峰;王昊【摘要】由于气体放电在材料处理、热核聚变、环境净化以及等离子体推力器等各个前沿科学领域中具有广泛的应用.为了推动气体放电及等离子体理论与应用技术的研究和发展,综述了近年来各种典型气体放电机理的发展.分析了直流辉光放电、介质阻挡放电、大气压辉光放电、电子回旋共振放电、容性耦合射频放电的国内外研究现状,最后介绍了气体放电等离子体的应用领域.%Gas discharge is the main way to produce low temperature plasma,and exists widely in people's daily life. Its development has a great impact on the development of high-tech economy and the transformation of traditional indus-tries.In this paper,the classification and principle of gas discharge,the conditions of dischargeand Characteristics of gas discharge plasma are described.Finally,the application fields of gas discharge plasma are introduced.【期刊名称】《真空与低温》【年(卷),期】2018(024)002【总页数】6页(P80-85)【关键词】气体放电;直流放电;射频放电;介质阻挡放电;容性耦合射频放电;等离子体应用【作者】石峰;王昊【作者单位】河南理工大学物理与电子信息学院,河南焦作454000;河南理工大学物理与电子信息学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】O530 引言在自然状态下，气体通常处于绝缘状态，但是在外加电场时，气体分子就被电离成电子和离子，因此，气体放电是产生低温等离子体的主要方式[1]。
气体放电等离子体及应用的研究进展石峰，王昊（河南理工大学物理与电子信息学院，河南焦作454000）摘要：由于气体放电在材料处理、热核聚变、环境净化以及等离子体推力器等各个前沿科学领域中具有广泛的应用。
为了推动气体放电及等离子体理论与应用技术的研究和发展，综述了近年来各种典型气体放电机理的发展。
分析了直流辉光放电、介质阻挡放电、大气压辉光放电、电子回旋共振放电、容性耦合射频放电的国内外研究现状，最后介绍了气体放电等离子体的应用领域。
关键词：气体放电；直流放电；射频放电；介质阻挡放电；容性耦合射频放电；等离子体应用中图分类号：O53文献标志码：A文章编号：1006-7086（2018）02-0080-06DOI ：10.3969/j.issn.1006-7086.2018.02.002GAS DISCHARGE PLASMAS AND THEIR APPLICATIONSSHI Feng ，WANG Hao（School of Physics and Electronic Information Engineering ，Henan Polytechnic University ，Jiaozuo Henan 454000，China ）Abstract ：Gas discharge is the main way to produce low temperature plasma ，and exists widely in people's daily life.Its development has a great impact on the development of high-tech economy and the transformation of traditional indus-tries.In this paper ，the classification and principle of gas discharge ，the conditions of discharge and Characteristics of gas discharge plasma are described.Finally ，the application fields of gas discharge plasma are introduced.Key words ：gas discharge ；direct current discharge ；radio-frequency discharge ；dielectric barrier discharge ；plasmadisplay panels0引言在自然状态下，气体通常处于绝缘状态，但是在外加电场时，气体分子就被电离成电子和离子，因此，气体放电是产生低温等离子体的主要方式[1]。
等离子体的基本原理及其应用等离子体是一种凝聚态物理学研究中非常重要的物质形态，它由气体中的原子或分子失去或获得电子而形成。
等离子体的特殊性质使得它在许多领域都有广泛的应用，如光源、半导体加工、环境治理、医疗等等。
本文将对等离子体的基本原理及其应用进行深入分析。
一、等离子体的基本原理等离子体是一种介于气体与固体之间的凝聚态物质，存在于宇宙空间、雷电中、火焰、太阳等自然界环境中。
等离子体的产生需要提供动能，将气体原子或分子的电子从静止状态下加速到较高的能级，使其达到或超过离散能级，从而成为游离电子并与大量残留的正离子一起形成等离子体。
等离子体的形成常见的方式有电离、放电和热电离等。
其中最常见的方式是放电，即在两个电极间加上外加电压，使气体中的原子或分子获得足够的能量而成为游离电子。
此外，一些高温加工过程，如等离子体喷涂、等离子体切割和等离子体聚变等，也可以产生等离子体。
等离子体的特性主要取决于普通气体电离与放电的过程。
普通气体电离分为热电离、电子撞击电离和光电电离，而等离子体的放电过程主要由阻性放电、电弧放电、辉光放电和微波放电等组成。
等离子体的性质主要与等离子体中的电磁场、游离电子和正离子、光和辐射等相关。
等离子体中的电磁场可以分为D.C.电场、A.C.电场、射频场、微波场等。
在不同场的作用下，等离子体的性质和特性也会发生变化。
二、等离子体的应用等离子体的应用广泛，涵盖了多个领域，下面我们来简单介绍一下。
1. 环境治理等离子体可以清理空气中的有害物质，如二氧化硫、臭氧、挥发性有机物和氮氧化物等。
它通过电化学氧化、紫外线辐射、电化学降解等多种方式进行环境污染物的分解或降解，是一种较为环保、高效的净化技术。
2. 医疗等离子体在医学上的应用主要包括等离子体切割、等离子体凝固、等离子体喷涂和等离子体杀菌等。
例如，等离子体切割可减少创伤面积和出血量，降低手术风险，等离子体凝固可以用于血管切开、肝脏切开和肺部手术等。
高压氦放电等离子体的物理特性及其应用研究等离子体是一种带电粒子密度非常高的气体状态，包括离子、电子、自由基等。
它是许多工业和科学应用中的关键因素。
高压氦放电等离子体是其中一种具有重要研究意义和广泛应用前景的等离子体类型。
本文将介绍高压氦放电等离子体的物理特性及其应用研究。
一、高压氦放电等离子体的物理特性1.1 氦气的离化能和电离交替氦是常见的惰性气体。
在高电场下，氦原子容易被电离形成离子和电子，这是构成高压氦等离子体的基础。
与氢气相比，氦气的离化能较高，需要更高的电压才能产生等离子体。
当放置一个高电压电极对氦气进行放电时，首先出现的是正离子，接着是电子，然后是负离子。
最终，等离子体中包含大量的离子和电子。
在高压氦放电等离子体中，电离过程有一个非常重要的现象叫做电离交替。
电离交替是指氦原子的电离和复合过程交替进行，随着放电电流的变化，等离子体中的离子和电子的浓度会周期性地变化。
这个周期性变化可以用来研究等离子体中粒子的动力学行为。
1.2 电子冷却和电子密度分布在高压氦放电等离子体中，电子在碰撞过程中会失去能量，这个过程叫做电子冷却。
电子冷却的结果是，电子的能量和速度会随着时间的增加而减少，同时电子的密度也会随着时间的增加而减少。
这个过程可以用于研究等离子体的能量传输和粒子动力学。
在等离子体中，电子密度分布对于等离子体的性质和应用非常重要。
在高压氦放电等离子体中，电子密度分布通常是非均匀的，且存在强烈的空间和时间变化。
这些变化对于等离子体中离子和电子的动力学行为产生重要影响。
1.3 等离子体中的粒子输运和湍流流动等离子体中的粒子输运是指离子和电子在等离子体中的运动和传输行为。
在氦等离子体中，粒子输运和湍流流动是等离子体中两个非常重要的物理过程。
粒子输运决定了等离子体中粒子运动的速度和方向，而湍流流动决定了等离子体中粒子的乱流程度。
这些过程的相互作用会导致等离子体中的复杂动力学行为。
二、高压氦放电等离子体的应用研究2.1 等离子体处理技术高压氦放电等离子体技术为等离子体处理提供了一个强有力的工具。
气体放电等离子体技术的研究及其应用一、概述气体放电等离子体技术是一种将气体激发成电离态而形成等离子体的技术。
这种技术具有广泛的应用领域，如用于工业加工、环境净化、医学治疗和科学研究等方面。
因此，气体放电等离子体技术的研究和应用备受关注。
二、气体放电机理气体放电等离子体的形成原理是电子碰撞离子化作用。
当强电场或高能粒子穿过气体时，会将一部分气体分子中的电子击出，从而形成带正电荷的离子和带负电荷的电子，使气体导电性增强，形成等离子体。
根据气体压力和电压等物理性质，气体放电等离子体可分为辉光放电、弧光放电和冷等离子体等种类。
三、气体放电等离子体的应用1. 工业加工气体放电等离子体技术在工业加工中的应用十分广泛。
例如，在材料表面处理中，通过气体放电等离子体可以增强表面活性，使表面易于吸附、涂覆和成型。
利用等离子体可以进行表面改性、粘接、涂覆和清洗等工艺，有许多产业都在研究和应用。
2. 环境净化气体放电等离子体技术在环境净化中也有着良好的应用前景。
例如，在汽车尾气处理或空气净化方面，利用等离子体进行氧化、还原和水解等反应，可以将有害气体转化成无害化合物。
同时，气体放电等离子体还可以用于城市垃圾、医疗废物和废水的处理等领域。
3. 医疗治疗气体放电等离子体技术在医疗治疗中的应用也不容小觑。
例如，在口腔科医疗中，利用等离子体可以杀死口腔中的细菌，治疗口腔疾病；在皮肤科医疗中，可以使用等离子体治疗疤痕、痤疮和其他皮肤病症。
4. 科学研究气体放电等离子体技术在科学研究领域中也被广泛应用。
例如，在材料、物理和化学领域，等离子体可以用于研究材料表面结构和性质、研究反应动力学和反应机制、研究气体放电等问题。
四、气体放电等离子体技术的发展趋势随着科学技术的不断发展，气体放电等离子体技术也在不断完善和升级。
目前，气体放电等离子体技术的发展趋势主要集中在以下几个方面：1. 提高处理效率随着工业化程度的提高，对于气体放电等离子体技术在应用过程中的处理效率提出了更高的要求。
电容耦合射频放电
为了维持直流辉光放电，电极必须是可导电的。
如果其中一端或两端电极都不可导电，如当辉光放电用于绝缘材料的光谱化学分析或介质薄膜的沉积，此时电极表面附着绝缘材料，电极因正负电荷的积累而充电，辉光放电熄灭。
为了解 决这个问题，可以在电极间加交流电压，这样，每个电极都可以充当阳极和阴极，在电压正半周期时积累的部分电荷将会在电压负半周期时被抵消。
通常，电压频率为射频范围（1kHz-310kHz ，常见频率为13.56MHz ）。
严格的说，在其他电压频率时，也会产生电容耦合放电，所以称其为交流放电更合适。
另外，频率应该很高，这样半个周期才会比绝缘体充满电的时间短。
否则，电极将会相继呈相反极性，引起短暂放电，而不是持续放电。
由计算可得，当所加电压频率大于100kHz 时，放电能持续。
实际上，很多射频辉光放电过程产生于13.56MHz 。
因为该频率是国际通信局规定的，其在传播一定能量的时候不会对通信产生干扰。
此时需要强调，所谓电容耦合，指的是将输入功率耦合为放电一种方式，也就是说，利用两个电极及其鞘层形成一个电容。
后面会讲到，射频功率也可以利用其它方法耦合放电。
在典型射频频率下，电子和离子的行为完全不同，这可通过它们不同的质量解释。
电子质量小，可以跟得上射频电压产生的时变电场的变化。
实际上，电子的固有频率，或所谓的电子等离子体频率为：;02εe e pe m e n w = e pe n f 9000=（Hz ） （1）
e n 用3-cm 表示。
当电子密度从1010变化到
31310-cm 时，等离子体频率由9×810变化至3×
1010Hz ，比13.56MHz 大很多。
如果电压频率小于
离子等离子体频率，离子可以跟得上鞘层内的电
场的变化。
由于离子等离子体频率与质量呈反
比，电子可以跟的上典型射频时电场的变化，而
离子只能跟得上随时间均匀变化的电场。
电容耦合射频放电的另一个重要的方面是，
自给偏压现象，也是由电子和离子质量的不同引
起的。
当两电极大小不同时，或当射频电源与电
极之间形成耦合电容时，或电极是绝缘的（因为可以把它当作电容），自给偏压也称直流偏压便会形成。
当在由电极形成的电容上施加一方波（见图3）时，等离子体电压值将达到所加电压的值。
当所加电压刚开始为正时，如图3，电子将加速向电极运动。
因此，电容将通过电子电流迅速充电，等离子体电压下降。
半个周期后，所加电压极性改变时，等离子体电压改变相同的数值（即施加电压幅值的2倍）。
电容此时通过离子电流已充电完成，等离子体电压将下降，但比先前下降的少，因为离子的迁移率较低，导致离子流通量较小。
又经过半个周期时，电压极性改变，同样等离子体电压极性也改变。
此时，等离子体电压下降更快，因为电容因电子流又充满了电。
此过程周而复始，直到电容最终充满足够的阴极电荷，此时电子和离子在一个射频周期内流量相同。
最终在射频功率电极间形成一个随时间均匀变化的负直流偏压（图3中的虚线表示）。
需要说明的是，该现象也会发生在地极中，但影响很小。
图4为一典型的正弦电压，其频率为13.56MHz
，以及其所对应的直流偏压。
图3 在矩形脉冲下，电容耦合射频放电时，自给偏压的产生过程：
（a ）电极两端施加的电压
（b ）关于时间函数的放电电压及自 给偏压（虚线）
图4 实线为电极两端的正弦电压，虚线为射频电源电极间的直流偏压。
由于负的直流偏压作用，离子持续加速向射频功率电极运动，他们会引起射频电极材料的溅射。
实际上，电容耦合射频放电类似直流辉光放电，如各个放电区的区分，产生条件，放电发生过程等都很类似，尤其γ电容耦合射频放电模式，此时鞘层中二次电子的发射和加速电子引起的离子化对放电的维持起重要作用。
在分析性电容耦合射频放电中，常见γ放电模式，该情况下，气压很高（几百pa ），电压很高（幅值大约为1kV ），射频功率电极比接地极小很多，进而导致自给偏压很大(通常大约只比射频电压幅值低80kV)。
电容耦合射频放电中产生的另一种模式为α放电模式。
该模式下，主要机理为，整体等离子体中电子引起的离子化过程。
电子可以从振荡的射频电场（即鞘层的扩大和缩小），即欧姆加热过程，中获得能量。
该放电模式通常发生在低气压，电压下。
另外，当电场很大时，电子可以在等离子体中加热（即整体欧姆加热）。
这种情况发生在负电性气体中，或者放电管很长很窄，其中由于双极性扩散造成的辐射损失很重要。
该机理与有正柱区的直流辉光放电很类似。
α模式与γ模式之间的转换，是很多理论，建模，试验研究的主题。
α模式引用于描述电子崩过程的汤森第一电离系数，γ模式引用于离子作用二次电子发射系数。
等离子体应用中，电容耦合射频放电，也称“射频二极管”，其中最简单的一种情况是，由真空室组成，室内有两个相隔几cm 的平面电极。
基质通常置于其中一个电极上。
常用的驱动电压为100-1000V 。
气压范围为1-100Pa ，电子密度（即等离子体密度）为910-11103-cm 。
因此，其气压和等离子体密度比大部分分析性射频放电（气压为几百Pa ，等离子体密度为1210-31310-cm ）要低。
2.3 脉冲辉光放电
除了将射频电压用于辉光放电，同样也可施加离散脉冲电压，通常脉冲宽度为毫秒或微秒级。
在平均功率相同时，同直流辉光放电相比，脉冲放电会有较强的瞬间溅射，电离过程和激发过程，即效率较高（对于分析光谱化学家来说，可以得到更高的敏感度），因为该过程发生在较高的峰值电压和电流下，而激发和离子化这些基本的等离子体现象与电场强度成非线性关系。
鉴于早期的分析调查主要是毫秒脉冲放电，最近的研究主要集中于微秒脉冲放电，结果，峰值电压、电流更大，敏感度更高。
典型的分析性微秒脉冲为：幅值为2kV ，脉冲宽度为10s μ，脉冲重复频率为200Hz ，其产生的峰值电流大约为1A ，功率大约为2kW 。
因此，典型的工作周期很短，即脉冲启动时间
与脉冲关断时间的比值很低。
这意味着平均电功
率很低，试品不会被充分加热。
而且，溅射的整
体速率很低，可以分析薄膜。
同样，在半导体产业中，脉冲功率操作是一
种很有发展前景的方法，其可以用于减少电荷感
应损耗和持续放电造成的腐蚀变形。
和射频技术
相比，脉冲直流技术的另一个优点的粗化方法的简单性，这是由于，其阻抗匹配网络问题和电磁干扰问题减弱，而且对于更大的反应器来说，其电压价格较低。
对于脉冲技术等离子体，其典型的操作条件为：放电脉冲持续时间大约为100s μ，电压峰值大约为500V,气压大约100Pa ，而且反应器通常较大，为几3
m 。
常见的应用有钢材的等离子体氮化处理和硬涂层的
沉积。
就基本的等离子体过程而言，脉冲辉光放电和直流辉光放电很相似，即它可认为是短暂的直流辉光放电，但伴随很长的余辉，因为在下一个脉冲到来前放电就已熄灭。
应该指出的是，脉冲放电时，非热平衡现象加剧，因为没有过度的加热，气体温度比电子温度低。
另外，也存在非化学平衡，因为电离与复合发生在不同的时间段。
