大气压氩气放电中的斑图形成

电弧焊接：阴极斑点和阳极斑点以及特点阴极斑点的定义：电弧放电时，负电极表面上集中发射电子的光亮极小区域。

当阴极材料熔点、沸点较低，而且导热性很强时，即使阴极温度达到材料的沸点开始蒸发，此温度也不足以通过热发射产生足够数量的电子，阴极将进一步自动缩小其导电面积，直到在阴极导电面积前面形成阴极斑点的定义：电弧放电时，负电极表面上集中发射电子的光亮极小区域。

当阴极材料熔点、沸点较低，而且导热性很强时，即使阴极温度达到材料的沸点开始蒸发，此温度也不足以通过热发射产生足够数量的电子，阴极将进一步自动缩小其导电面积，直到在阴极导电面积前面形成密度很大的正离子空间电荷，形成很大的阴极压降值，足以产生强的电场发射，以补足热发射的不足，向弧柱提供足够的电子流维持电弧燃烧。

此时阴极将形成面积更小、电流密度更大的斑点(该斑点的电流密度达106～108A/cm2)来导通电流，这种导电斑点称为阴极斑点。

在用高熔点材料(W、C等)作阴极时，在小电流情况下，也可能产生上述的阴极斑点。

当用低熔点材料(A1、Cu、Fe等)作阴极时，无论电流大小都可能产生阴极斑点。

此时，阴极表面将由许多分离的阴极斑点组成斑点区，这些斑点在斑点区以很高速度跳动(其速度可达104～105cm/s)。

形成新的阴极斑点应具有如下条件，首先该点应具有发射电子的条件(主要是场发射和热发射)，其次是电弧通过该点弧柱能量消耗较小，也就是IELC较小(I——电流，E——弧柱电场强度，LC——弧柱长度)。

总之阴极斑点的跳动，总是自动选择发射电子时消耗能量最低的点。

如采用直流反极性焊铝时，阴极斑点有自动寻找氧化膜的倾向，如图4所示。

阳极斑点的定义：电弧放电时，正电极表面上集中接受电子的光亮微小区域。

阳极的作用是接受电子和由阳极区提供弧柱所需要的0.001/I正离子流。

当采用低熔点材料作阳极时(Fe、Cu、A1等)，一旦阳极表面某处有熔化和蒸发现象发生时，由于金属的电离能大大低于一般气体的电离能，在有金属蒸气存在的地方，更容易产生热电离而提供正离子流，电子流也更容易从这里进入阳极，阳极表面上的导电区将在这里集中而形成阳极斑点。

研发设计esearch and DesignR 2013年第34期（总第277期）NO.34.2013( CumulativetyNO.277 )自美国弗吉尼亚老道明大学的Laroussi M博士在1996首次报道大气压放电射流型等离子体（Atmospheric Plasma Jet，APPJ）用于致病菌的杀灭以来，针对APPJ装置的结构设计、放电特性及应用研究，受到了材料、医学、环境、化工等领域诸多学者的广泛关注。

与传统的气体放电等离子体相比较，APPJ的最大优势在于通过强气流将等离子体“吹”出放电腔，直接喷射到大气环境中，使得等离子体与高压电极分离，对操作者的安全性有极大提高。

此外，从传统方式下的气体放电产生等离子体来看，其放电间隙仅限于毫米到几厘米量级，导致狭小空间内的带电粒子的活性与寿命受到影响，这就使得处理样品的尺寸受到极大限制，即使样品能够进入到放电间隙，也会对放电的稳定性带来影响，而APPJ的出现恰好克服了这些缺点。

APPJ的发展与近几年来迅速崛起的等离子体材料学、等离子体医学密切相关。

目前，APPJ不仅在金属、金属氧化物、有机高分子聚合物、热敏感材料的表面亲水性及其化学活性的改性方面已有许多研究成果，同时，这些装置在等离子体医学中已成功用于细菌、真菌、体外凝血、癌细胞治理、牙齿美白等。

在国际上，一些学者甚至将其用于慢性感染伤口的愈合、皮肤螨虫的治疗，且以优于传统方法的临床效果为佐证。

国内对APPJ的研究相对较晚，且大多使用惰性气体（如氦气）放电，除进行材料表面改性、致病菌杀灭以外，在口腔医学、伤口治疗等领域的涉足相对较少。

主要有华中科技大学、中国科学技术大学、中科院物理所、清华大学等高校与研究所。

另外，APPJ自身所含有的高速运动自由基与处理对象间的碰撞反应是物理化学、空气动力学及微生物学等学科的高度交叉，目前的许多研究仍处于实验室阶段，与工业应用仍有相当的差距。

本文概述了APPJ装置的结构特点及放电特性，阐述了它们的基本 原理，结合APPJ在材料表面改性与等离子体医学中的广泛应用，对APPJ进一步发展所面临的挑战及未来应用前景进行了展望。

教学参考：⾃持放电、电晕放电、辉光放电、电弧放电的区别⾃持放电:不依赖外界电离条件，仅由外施电压作⽤即可维持的⼀种⽓体放电。

这是按照⽓体放电形成条件来区分的⼀种⽓体放电类型，与它并列的是⾮⾃持放电。

⽓体放电的形成需要具备两个基本条件，⼀是外施电压，它使电极间隙的空间范围内呈现⼀定强度的电场；⼆是外界电离因素，它在电极间隙中形成初始带电粒⼦。

外界电离因素有多种⽅式，例如，天然辐射或⼈⼯光源照射会使空间出现带电粒⼦。

当外加电压较低时，只有由外界电离因素所造成的带电粒⼦在电场中运动⽽形成⽓体放电电流，⼀旦外界电离作⽤停⽌，⽓体放电现象即随之中断，这种放电称为⾮⾃持放电。

当外加电压逐渐升⾼后，⽓体中的放电过程发⽣转变，此时若去掉外界激离因素,放电仍继续发展,成为⾃持放电。

通常所研究的各种⽓体放电形式如辉光放电、电晕放电、⽕花放电、电弧放电等都属于⾃持放电。

形成⾃持放电的条件可根据汤森理论来确定。

辉光放电稀薄⽓体中的⾃激导电现象。

其物理机制是：放电管两极的电压加⼤到⼀定值时，稀薄⽓体中的残余正离⼦被电场加速，获得⾜够⼤的动能去撞击阴极，产⽣⼆次电⼦，经簇射过程形成⼤量带电粒⼦，使⽓体导电。

辉光放电的特点是电流密度⼩，温度不⾼，放电管内产⽣明暗光区，管内的⽓体不同，辉光的颜⾊也不同。

正常辉光放电时，放电管极间电压不随电流变化。

辉光放电的发光效应被⽤于制造霓虹灯、荧光灯等光源，利⽤其稳压特性可制成稳压管（如氖稳压管）。

⽓体在低⽓压状态下的⼀种⾃持放电。

对玻璃圆柱状放电管两端施加电压，当压⼒处于1～0.1托的范围时，由阴极逸出的电⼦在⽓体中发⽣碰撞电离和光电离，此时放电管的⼤部分区域都呈现弥漫的光辉，其颜⾊因⽓体⽽异，故称辉光放电。

辉光放电与暗放电和电弧放电共同组成可连续变化的3种基本放电形式。

1831~1835年,M.法拉第在研究低⽓压放电时发现辉光放电现象和法拉第暗区。

1858年,J.普吕克尔在1/100托下研究辉光放电时发现了阴极射线，成为19世纪末粒⼦辐射和原⼦物理研究的先躯。

大气压大尺度等离子体射流大气压冷等离子体射流是近年来兴起的一种新的大气压低温等离子体放电技术,是目前国际上等离子体科学与工程领域的研究热点之一,它采用特殊电极结构,利用气流和电场的作用使放电区域产生的等离子体从喷管或孔口中喷出,形成大气压非平衡等离子体射流,其温度低、化学活性高、可控性好、发生装置简单等特点使之在材料表面处理、生物医学、环境工程、等离子体化工等应用领域表现出某些优势。

近年来,随着大气压冷等离子体射流在工业生产及科研领域的广泛应用,等离子体状态对材料加工稳定性和重复可控性的影响引起了人们的广泛重视。

因此,如何通过设计和改进等离子体源的结构,从而获得均匀性和稳定性更强、产生活性粒子数量和种类更多、尺度更大的射流源具有重要的研究意义。

本文以大气压冷等离子体射流为重点,开展了以下工作：1.提出了一种新型的单针辅助预电离大气压冷等离子体射流装置,以02／Ar混合气为工作气体,利用单针放电作为预电离,在常压开放空气环境中获得了均匀稳定的冷等离子体射流,具有产生及维持电压低、工作稳定性强、宏观温度低、氧原子浓度高(约为1016 cm-3)等特点,在材料表面油渍处理等方面表现出良好的应用前景,采用该射流来处里表面涂有重油的载玻片,其最大清洗率可以到达0.1mm／s。

2.在以往对一维较大尺度大气压冷等离子体射流斑图的研究基础上,近一步探讨了电源频率、介质管尺度以及气体流量对放电模式和斑图演化的影响,并探讨了这一现象产生的物理机制。

结果表明：在自组织斑图阶段,随着频率的增大,放电电流随之增大,放电通道数量也将逐渐增加：介质管尺度是影响自组织斑图放电通道数量的重要因素,介质管尺度越大,则射流在斑图模式下可能出现的放电通道数量就越多。

3.开展了多管阵列化实验,以小尺度毛细管环-板电极大气压冷等离子体射流装置为基本单元,以等边三角形为基本结构,设计了一系列的阵列化组合(如三管阵列,七管阵列以及十三管阵列),能够以氩气为工作气体,在常压开放空气环境产生宏观温度低、均匀性较好、稳定性强、有效面积大的等离子体射流。

氩灯特征峰波长全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：氩灯特征峰波长被广泛应用于光谱分析和光谱仪器校准中，其具有独特的特点和应用价值。

本文将从氩灯特征峰波长的定义、特点、应用领域、测量方法等方面进行详细介绍，希望能为读者深入了解氩灯特征峰波长提供帮助。

一、氩灯特征峰波长的定义氩灯是一种充满氩气的气体放电管，其激发发射谱线非常丰富，是一种常用的光源。

在氩灯的发射谱中，存在许多特征峰，这些特征峰对应着氩原子的不同能级跃迁，具有固定的波长。

氩灯特征峰波长即指这些特征峰的波长数值。

1.稳定性好：氩灯特征峰波长具有较高的稳定性，波长值几乎不会因外界环境的影响而发生变化，适合用于光谱仪器的校准和稳定性测试。

2.波长范围广：氩灯特征峰波长涵盖了较宽的波长范围，可以提供多种波长的参考标准，满足不同波长范围的光谱分析需求。

3.精准度高：氩灯特征峰波长的波长数值经过严格的校准和标定，具有较高的精确度，可作为光谱仪器测量精度和准确性的参考标准。

4.应用灵活：氩灯特征峰波长可根据实际需求选择不同的特征峰进行校准和测试，具有较高的灵活性和适用性。

1.光谱仪器校准：氩灯特征峰波长可用作光谱仪器的标定标准，通过与氩灯特征峰的比对，可以确保光谱仪器的波长刻度准确无误。

2.光谱分析：氩灯特征峰波长可用于光谱分析中的波长校准和参考标准，提高光谱分析的准确性和可靠性。

3.光谱研究：氩灯特征峰波长可用于光谱研究中的波长标定和峰识别，帮助科研人员准确获取光谱信息和光谱特征。

4.光谱教学：氩灯特征峰波长可用于光谱分析和光谱测量的教学实验中，帮助学生理解光谱仪器的原理和操作方法。

氩灯特征峰波长的测量方法主要包括以下几种：2.比对校准：将光谱仪器测量得到的特征峰波长与已知的氩灯特征峰波长进行比对校准，验证其准确性和精确度。

3.多点校准：采用多点校准方法，通过测量多个不同波长的特征峰，综合校准光谱仪器的波长刻度和准确性。

第二篇示例：氩灯是一种常见的气体放电灯，其特征峰波长是指氩气放电时所发射的特定波长的光线。