电磁学论文_等离子体技术与应用
等离子技术论文

土木工程系1101 于季伟 11160445等离子体技术的应用————磁约束核聚变摘要: 核聚变能是潜在的清洁安全能源, 其最终的实现对中国能源问题的解决尤其重要。
磁约束托卡马克是目前最有可能实现受控热核聚变的方法。
磁约束聚变能的实现面临两大瓶颈问题: 高参数稳态等离子体物理问题和托卡马克装置及未来反应堆关键材料问题。
其中关键材料问题的解决在很大程度上取决于我们对等离子体与壁材料相互作用过程和机理的深入理解。
PW I现象主要发生在托卡马克磁场最外封闭磁面以外的边界等离子体区域内。
因此, PW I问题直接决定了聚变的装置运行安全性、壁材料部件研发进程和未来壁的使用寿命。
弄清PW I的各种物理过程和机理并施以有效的控制, 是未来核聚变能实现的重要环节之一。
对PW I国内外研究现状进行了详细的总结评述, 并阐述了PW I的未来发展趋势和亟待解决的问题。
关键词: 磁约束核聚变; 托卡马克; 等离子体前言随着化石能源的枯竭, 人类面临着严重的能源危机。
核聚变能是潜在的清洁安全能源, 其燃料氘大量存在于海水之中, 几乎取之不尽用之不竭。
因此, 核聚变能被认为是人类能源问题的终极解决方式。
核聚变能的最终实现对中国能源问题的解决尤其重要。
因为库仑排斥作使核聚变反应非常困难, 使用强磁场约束等离子体并加热至极端高温的“托卡马克”方式是目前最有可能实现受控热核聚变的方法, 而可能实现长脉冲(稳态)高参数运行的全超导磁约束托卡马克则是目前最有发展前途的热核聚变装置。
目前, 在国际上两个大型磁约束聚变装置TFTR 和J ET 中, 人类已成功实现了10 MW级聚变能输出。
2006年11 月, 欧盟、美国、俄罗斯、日本、韩国、印度和中国七方在巴黎正式签署协议, 启动全超导磁约束国际热核实验堆( In terna tiona lThe rmonuc lea r Exp e rim en ta l R eac to r, ITER ) 建设[ 1 ], 项目耗资120 亿美元, 将于2018 年在法国Cada rache 建成, 预计可以产生500 MW 的能量。
等离子技术及其应用2篇

等离子技术及其应用2篇第一篇:等离子技术及其应用等离子技术是指在高温、低压条件下,将气体电离形成的等离子体进行控制利用的一种技术。
等离子体是一种高度激发的气体,其电子与离子呈中性状态的一种状态,具有很高的能量和活性。
等离子技术具有广泛的应用领域,在环保、材料加工、生物医学等领域都有重要的应用。
等离子技术在环境治理方面起到了重要作用。
例如,等离子技术可以用于废水处理,可以有效地去除废水中有机物和重金属离子。
在这个过程中,等离子体通过电离作用将废水中的有机污染物和重金属离子分解为无机物,从而达到净化废水的目的。
同时,等离子技术还可以用于气体污染治理,如大气中的臭氧消毒和去除异味等。
通过等离子体中的高能电子释放能量,可以使臭氧分子发生裂解,从而达到消毒和除臭的效果。
另外,等离子技术在材料加工中也有广泛应用。
等离子刻蚀技术是一种常用的微纳加工技术。
在这种技术中,等离子体被用于选择性地刻蚀材料表面,制造出微细的结构和芯片。
这种技术在半导体工业和其他微纳加工领域被广泛采用,可以制造出高精度、高密度的微细结构。
除了刻蚀,等离子技术还可以用于表面改性和涂层。
等离子体可以通过和材料表面的反应改变材料的性质,如增加耐磨性、抗腐蚀性等,从而提高材料的使用寿命和性能。
在生物医学领域,等离子技术也有重要的应用。
等离子技术可以用于无创治疗,例如等离子体喷雾技术可以用于慢性伤口的治疗。
等离子体通过释放高能量的电子和离子,可以破坏伤口表面的病菌和细胞,促进伤口的愈合。
此外,等离子技术还可以用于癌症治疗。
等离子体可以选择性地破坏癌细胞,而对正常细胞影响较小。
因此,等离子技术成为一种有效的癌症治疗方法之一。
总的来说,等离子技术具有广泛的应用领域和重要的作用。
在环保、材料加工、生物医学等领域,等离子技术发挥了重要的作用。
通过研究和应用等离子技术,可以进一步推动科学技术的发展和实践应用。
第二篇:等离子技术及其应用等离子技术是指在高温、低压条件下,将气体电离形成的等离子体进行控制利用的一种技术。
等离子体特性论文应用技术论文

等离子体特性论文应用技术论文摘要:等离子体技术的应用领域非常广泛,人们对等离子体技术的研究还在深入进行,了解、掌握这方面的技术有非常重要的作用。
本文限于篇幅,只对等离子体特性和技术作了简要介绍。
随着低温等离子体技术在许多科学领域、工程项目中的广泛使用,“等离子体”这个新名词已经与高新科技紧密相连,但许多人对此比较陌生。
本文对等离子体的特性和应用技术进行简单介绍,以使人们对等离子体技术有一个初步认识和了解。
一、等离子体特性介绍1.等离子体的概念等离子体作为一种高新技术,人们通俗地称其为“物质的第四态”。
等离子体是由许多能够流动并且带电的粒子构成的物质系统。
人们对等离子体比较陌生,是因为在平时人们很难接触到等离子体,因为一般情况下,大多数物质以固态、液态及气态三种形式存在。
但实事上,地球上99%的物质都是以等离子体状态存在的,因为地球被电离层所包围。
在实验室中运用不同的气体放电方式也能产生等离子体。
一般情况下用于新材料表面改性或合成新材料的等离子体,通常是由低气压放电产生的。
2.等离子体的描述等离子体的存在状态一般决定于它的粒子密度、粒子温度和化学成分等物理化学参数,一般常用粒子密度与温度两个基本参数来描述等离子体的存在状态。
而我们在实验室条件下利用气体放电产生的等离子体,是由离子、电子、中性粒子或粒子团组成的。
所以,描述等离子体的密度参数和温度参数时,主要使用:温度Te与电子密度ne、离子密度ni与温度Ti以及中性粒子密度ng与温度Tg。
通常情况下,要使等离子体呈现宏观上的电中性,就必须使等离子体处在一个平衡状态,即电子密度与离子密度基本相等,ne≈ni=n0。
3.等离子体的特性一是等离子体宏观上呈电中性。
通常情况下,等离子体呈现的是电中性,但是其如果受到某种扰动,它的内部就会出现局部电荷分离,就会产生电场。
比如,在等离子体中放入一个带正电荷的小球,它就会吸引等离子体中的电子,排斥离子,从而在小球周围形成一个带负电的球状“电子云”。
《磁场辅助等离子体氮化纯铁研究》范文

《磁场辅助等离子体氮化纯铁研究》篇一一、引言近年来,随着材料科学的不断发展,磁场辅助等离子体氮化技术逐渐成为纯铁表面改性的重要手段之一。
磁场的作用能够有效改变等离子体的分布和运动轨迹,从而提高氮化过程的效率和纯铁的表面性能。
本文将围绕磁场辅助等离子体氮化纯铁的研究进行探讨,以期为相关研究提供一定的参考。
二、纯铁材料及其表面改性需求纯铁作为一种重要的金属材料,具有优良的延展性、导热性和导电性等特性,在机械制造、汽车制造、航空航天等领域有着广泛的应用。
然而,纯铁的表面性能往往难以满足一些特殊的应用需求,如耐磨性、耐腐蚀性等。
因此,对纯铁进行表面改性,提高其表面性能具有重要的现实意义。
三、磁场辅助等离子体氮化技术磁场辅助等离子体氮化技术是一种将磁场引入等离子体氮化过程的技术。
在氮化过程中,通过外加磁场的作用,可以改变等离子体的分布和运动轨迹,从而提高氮化效率和纯铁的表面性能。
此外,磁场还可以增强氮原子在纯铁表面的吸附能力和扩散速度,进一步优化氮化效果。
四、磁场辅助等离子体氮化纯铁的研究1. 研究方法本研究采用磁场辅助等离子体氮化技术对纯铁进行表面改性。
首先,制备纯铁样品,并对其进行预处理,以提高表面的清洁度和活性。
然后,在等离子体氮化设备中加入外加磁场,对纯铁进行氮化处理。
最后,对氮化后的纯铁样品进行性能测试和分析。
2. 研究结果通过磁场辅助等离子体氮化技术对纯铁进行表面改性,可以有效提高纯铁的表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
此外,外加磁场的使用还可以显著缩短氮化时间,提高氮化效率。
通过对氮化后的纯铁样品进行微观结构分析,发现氮原子成功渗入纯铁表面,形成了具有优异性能的氮化层。
五、讨论与展望磁场辅助等离子体氮化技术为纯铁的表面改性提供了一种有效的手段。
通过外加磁场的作用,可以改变等离子体的分布和运动轨迹,从而提高氮化效率和纯铁的表面性能。
此外,磁场还可以增强氮原子在纯铁表面的吸附能力和扩散速度,进一步优化氮化效果。
等离子体科学及其应用研究

等离子体科学及其应用研究随着科技的进步和经济的发展,等离子体科学已成为一个热门的研究领域,其应用范围也日渐广泛。
本文将从什么是等离子体、等离子体应用、等离子体科学研究现状以及未来展望等方面进行介绍和探讨。
一、什么是等离子体?等离子体是由大量带电粒子构成的一种高温、高能态的物态,其特点是具有良好的导电性、磁化性和辐射性。
等离子体广泛存在于自然界中,如极光、电晕、太阳和星际空间中的等离子体云等。
在工业生产和科学研究中,等离子体也有广泛的应用。
二、等离子体应用1. 等离子体应用于材料处理:等离子体技术可以用于表面改性、单原子层制备、纳米结构制备等领域,特别是对于传统材料表面活性的提高,使得其性能得到了很大提升,比如用于涂层、防腐等领域。
2. 等离子体应用于环保:等离子体技术可以对污染物进行高效处理,如用等离子体技术制备光催化剂,可以在光催化反应中去除大气中的有害气体,实现空气净化。
3. 等离子体应用于半导体行业:等离子体技术是半导体行业中制备少杂质晶体的重要工艺之一。
特别是在纳米制备方面,等离子体技术为制备低维量子点、纳米线等提供了重要的方法和手段。
4. 等离子体应用于物理研究:等离子体物理除了具有基础研究价值外,还是热核聚变、宇宙物理、天体物理和磁约束聚变等领域的基础。
并且等离子体过程的本质也是研究其他领域普遍存在的非平衡过程的理论和实验基础。
三、等离子体科学研究现状目前,等离子体科学的研究已经形成了一定规模,所研究的问题也日益复杂,其主要的研究方向包括等离子体基础物理研究、等离子体与材料界面的相互作用、等离子体科学技术等。
近年来,等离子体理论与数值模拟的研究已经得到了长足发展,不仅进一步理论了等离子体的机制,还发现了一些新的等离子体现象和机制。
同时,理论模拟也为实验提供了很好的预测和导向,使得实验研究取得了突破性进展。
四、未来展望随着现代科技的发展,等离子体的应用领域将不断拓展。
同时,等离子体的理论和数值模拟也将不断深入,其在生物、医药等领域的应用也将逐步得到开发和应用。
等离子体应用技术研究

等离子体应用技术研究等离子体是一种高度激发的物质状态,它是由大量电离气体自由电子和离子组成的,具有极高的能量和活性。
在过去的数十年里,等离子体技术已被广泛应用于多个领域,包括空间科学、新型材料研发、生命科学以及环境工程等。
本文将从这些方面介绍等离子体应用技术的研究进展。
一、空间科学在空间科学领域,等离子体广泛存在于太阳风、星际介质和地球磁层中。
研究和了解等离子体在空间中的行为对于我们理解和预测天气、空气质量以及空间飞行器的运行等影响具有重要意义。
等离子体在太阳风中的行为一直是一个有趣又具挑战性的问题。
研究表明,太阳风中的等离子体对地磁层和地球上的人类生活产生了直接影响,同时它们也会与地球上的物质接触,产生出一些有利于人类的应用产品,例如发光材料和太阳能电池等。
二、新型材料研发等离子体在新型材料研发领域也表现出优异的性能。
等离子体处理技术能够使材料表面发生化学和物理变化,并且实现精确的微纳加工。
等离子体处理技术能够提高材料表面的润湿性,改善涂层粘附能力,还能够实现实现全球最小加工精度的制备工艺。
等离子体喷涂技术是一种高效的表面处理和镀铬技术,可以应用于飞机、汽车、机械等领域的金属表面涂层和防腐蚀性能的提高。
等离子体能够有效清除基材表面上锈蚀物和油脂,并且增加涂层附着力和耐磨性能。
三、生命科学等离子体应用技术在生命科学领域中也展现出众多优异的应用。
等离子体应用技术能够杀灭细菌、病毒、真菌,以及治疗伤口和慢性皮肤病等。
在医学领域中,等离子体被用于治疗糖尿病足的感染和慢性创伤。
等离子体能够杀死细菌和促进伤口愈合,同时还能够以温和而不疼痛的方式,处理感染部位和慢性创伤。
除此之外,在医学领域中,等离子体还能够应用于肺癌治疗、牙医、贴片和一些常见的疾病治疗,例如哮喘,过敏等。
四、介质环境等等离子体应用技术在环境工程领域中也是一项重要技术。
它能够应用于水和污染物的处理,可以有效降低水中锂离子和重金属含量,去除有害化学物质,同时还能够应用于空气净化和废气处理等方面。
《磁场辅助等离子体氮化纯铁研究》范文
《磁场辅助等离子体氮化纯铁研究》篇一一、引言在过去的几十年里,铁基材料的性能改善与应用领域拓展一直受到科学界的广泛关注。
随着现代科技的不断发展,特别是在表面工程技术方面,人们越来越倾向于利用新型工艺对材料进行表面处理以提高其性能。
其中,等离子体氮化作为一种高效的表面处理技术,已广泛应用于纯铁材料的表面改性。
然而,如何进一步提高氮化效率并优化纯铁的性能,成为当前研究的热点问题。
本文提出了一种新的方法——磁场辅助等离子体氮化,旨在进一步探索其作用机制及对纯铁性能的影响。
二、磁场辅助等离子体氮化的基本原理磁场辅助等离子体氮化技术是一种将磁场与等离子体技术相结合的表面处理技术。
在这种技术中,利用强磁场环境来调控等离子体的运动轨迹及与材料表面的相互作用。
该技术能够显著提高氮原子在纯铁表面的吸附、扩散和固溶速度,从而优化氮化效果。
三、实验方法与过程1. 材料准备:选用纯度较高的纯铁作为实验材料。
2. 实验设备:采用磁场辅助等离子体氮化设备,包括真空室、电源、磁场发生器等。
3. 实验过程:首先将纯铁置于真空室中,然后通过电源产生等离子体,同时利用磁场发生器产生强磁场。
在一定的温度和时间条件下进行氮化处理。
四、实验结果与分析1. 表面形貌:通过扫描电子显微镜(SEM)观察纯铁表面形貌,发现经过磁场辅助等离子体氮化处理后,表面变得更为平整,无明显缺陷。
2. 成分分析:利用X射线衍射(XRD)和能谱分析(EDS)等技术手段对纯铁表面成分进行分析。
结果表明,氮元素成功渗入纯铁表面,形成铁氮化合物,且氮含量有所提高。
3. 性能测试:通过硬度计、耐磨试验机等设备对纯铁的硬度、耐磨性等性能进行测试。
结果显示,经过磁场辅助等离子体氮化处理后,纯铁的硬度、耐磨性等性能得到显著提高。
五、磁场的作用机制磁场在磁场辅助等离子体氮化过程中起着重要的调控作用。
强磁场环境能够改变等离子体的运动轨迹,使其更易于与纯铁表面发生相互作用。
同时,磁场还能够影响氮原子在纯铁表面的吸附、扩散和固溶过程,从而提高氮化效率。
等离子体及其技术应用
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。
等离子体技术的研究和应用
等离子体技术的研究和应用等离子体技术的研究与应用等离子体是一种高能量、高温度、高电离度的物质状态,整个物质处在离子化状态下,因此被称为第四态物质。
等离子体在天文、原子物理、磁共振成像、光谱学、半导体加工等领域都有广泛的应用。
本文将会从等离子体技术的基本概念、研究进展以及应用领域等三个方面进行论述。
一、等离子体技术的基本概念等离子体早在19世纪中期即被发现。
等离子体是由带电粒子、中性粒子、电磁场以及脉冲电荷等多种成分组成。
等离子体具有高电导率、高电能量、高辐射、高速度等性质。
它们可以被分为热等离子体和冷等离子体。
冷等离子体是处在室温和常压下,电荷数密度远小于热等离子体的等离子体。
热等离子体是普通物质推平后以电离状态存在的一种物质状态,包括等离子体火焰、电弧、等离子体切割等。
二、等离子体技术的研究进展随着等离子体技术的研究不断深入,各领域内都出现了一些创新性的进展。
1.等离子体芯片技术等离子体芯片技术是一种创新性工艺,可以刻画出一个较浅的图案,小于1微米的行距的纳电子尺寸刻蚀,这种芯片已经在集成电路设计、新型传感器制造、生物医疗技术等领域发挥了重要的作用。
等离子体芯片技术具有其独特性和具有扩展性特征,这为将来其他新型芯片的制造提供了新的思路。
2.等离子体诊断和成像技术等离子体成像技术是医学诊断中一种新的诊断手段。
等离子体成像技术是通过让病人服用等离子体成像剂,然后进行等离子体成像检查,病人身体里的器官与疾病图片将会呈现在扫描仪屏幕上。
3.等离子体处理技术等离子体处理技术在工业和民生领域中都得到了广泛的应用。
等离子体处理技术可以进行病菌和污染物的清理工作,还可以对电器元器件或其他物品进行清洁,还可以在高质量塑料和橡胶加工中完美应用。
三、等离子体技术的应用领域等离子体技术已经在许多领域得到了广泛的应用,每一种应用都体现出等离子体技术的高优越性并且具有显著的成果。
1.等离子体工艺等离子体技术的“气-液非平衡熔化冻结”,已经被应用到很多领域中,比如在半导体产业中,等离子体技术应用的时间比传统金属金属可靠性要水到渣。
等离子体与电磁波的应用精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版等离子体与电磁波的应用电磁波是一种由电场和磁场交替变化传播的波动现象,而等离子体是由带正电荷和带负电荷的粒子组成的物质状态。
等离子体与电磁波之间有着密切的关系,并且在许多领域都有重要的应用。
本文将通过对等离子体与电磁波的应用领域进行探讨,来展示它们在科学技术和生活中的重要性。
一、通信技术中的应用等离子体与电磁波的结合在通信技术领域具有广泛的应用。
以无线电通信为例,无线电信号通过电磁波的传播进行信息传输。
而在电离层中存在着丰富的等离子体,它可以反射和折射无线电波,从而使得无线电信号得以传播到较远的地方。
利用这一特性,人们可以通过卫星通信实现遥远地区的通信。
此外,等离子体还可用于调制和解调无线电信号,提高通信质量和速度。
二、物理实验中的应用等离子体与电磁波的相互作用在物理实验中有着重要的应用。
例如,在核聚变实验中,等离子体被用来维持和加热反应堆,将氢等离子体加热至数百万摄氏度,从而实现核聚变反应。
此外,等离子体还可以被用作包含离子源、加速器和聚焦器的设备,用于进行等离子体物理实验研究。
这些实验研究有助于我们更好地理解等离子体的特性和行为。
三、能源科学中的应用等离子体与电磁波在能源科学中有着广泛的应用。
等离子体聚变是一种潜在的清洁能源来源,可实现比核裂变更高的能量输出。
科学家们通过使用强热电磁场来控制、加热和解离等离子体,从而实现核聚变反应。
此外,等离子体还可以产生强烈的电磁辐射,如激光器的输出。
这些强大的辐射源在核融合能研究、材料加工和医学等领域都有着广泛的应用。
四、医疗科学中的应用等离子体与电磁波的应用不仅限于能源科学领域,在医疗科学中也有着重要的作用。
例如,等离子体在肿瘤治疗中具有独特的优势。
通过将等离子体应用于肿瘤细胞上,可以产生电磁辐射,使得细胞发生热破坏,从而起到治疗效果。
此外,等离子体在皮肤科学中也有重要的应用,如冷等离子体喷雾器可以用于治疗皮肤疾病和伤口愈合。
总结:等离子体与电磁波的应用广泛存在于科技和生活的各个领域。
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等离子体技术与应用
摘要(abstract)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(key worlds)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
目录
1.等离子体 (3)
1.1等离子体概念 (3)
1.2等离子的性质 (3)
2.等离子技术的应用 (4)
2.1微波放电等离子体技术与应用 (4)
2.2等离子体隐身技术 (4)
2.3等离子体对材料的表面改性 (4)
2.4微波等离子灯 (5)
3.前景 (6)
参考文献 (7)
1.等离子体
1.1等离子体概念
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。
1.2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:
温度高、粒子动能大。
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。
化学性质活泼,容易发生化学反应。
发光特性,可以作光源。
2.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。
随后,射频放电技术逐步被发展起来,这是一种无极放电,且等离子体工作与控制参数比辉光放电有所提高,因而获得了较广泛的应用。
但是其密度和电离度仍较低,应用范围依然受到限制。
微波放电初始阶段的物理过程如下。
微波引入反应腔中建立起电磁场,反应气体中的电子在微波场作用下获得能量,与气体分子碰撞使其电离,从而得到更多的自由电子和离子;在电子、离子密度增加的同时,等离子体介质参数发生变化;另外,电子、离子还存在扩散和复合运动。
这些作用使等离子体最终达到平衡状态。
因此这是一种微波与等离子体互相作用的非线性过程。
2.2等离子体隐身技术
等离子体隐身技术就是利用磁化或非磁化冷等离子体(低温等离子体)来规避雷达探测系统的一种新技术。
与广泛采用的外形和材料隐形技术相比,等离子体隐形技术有很多独特的优点:吸波频带宽,吸收率高,隐形效果好,使用简便,使用时间长,价格便宜,可以通过开关迅速地让等离子体产生和消失;由于没有吸波材料和吸波涂层,可极大地降低维护费用;此外,等离子体隐形技术不但不会影响飞行性能,还可以减少飞行器的阻力。
等离子体能隐身是因为它对雷达波具有特殊的吸收和折射特性,使其反射回到雷达接收机的能量很少,使敌方的探测系统难以侦察和发现,从而达到武器装备的隐身目的。
最常见等离子隐身包括折射隐身和吸收隐身。
2.3等离子体对材料的表面改性
从使用角度,多数工件往往是通过与材料表面有关的摩擦、磨损、腐蚀等现象而导致最后失效或破坏的,如道具和工模具的磨损、疲劳断裂,化工容器和管道的腐蚀、氧化锈蚀等。
因此,材料表面改性不仅具有重要的理论研究价值,而且在工程上也具有极其重要的实用价值。
材料表面改性的方法多种多样,除传统的表面和化学热处理、表面机械强化处理、电镀、堆焊和热喷涂工艺外,近代迅速发展起来的等离子体技术如等离子体源离子注入(Plasma Source Ion Implantation,PSII),等离子体物理气相沉积(Plasma Physical Vapor Deposition ,PPVD)和等离子体化学气相沉积(Plasma Chemical Vapor Deposition ,PCVD)等方法受到了人们越来越大的关注。
等离子体技术既可对金属材料,也可对非金属材料进行表面改性,增加材料的耐磨、耐蚀、浸润、防潮,改变对电磁波的吸收程度,半导体的绝缘保护等,它已经引起了人们的极大兴趣和重视,并逐渐发展成熟微一种新型的材料表面改性技术,在生产上得到了日益广泛的应用。
在等离子体材料表面改性及合成薄膜工艺过程中,固体的表面将受到等离子体中大量的带电粒子和中性粒子(如离子、电子、原子、分子及基团)的辐射。
等离子体并不是直接与基体或工件表面相接触,而是在它们之间存在着鞘层,固体表面呈负电位。
特别是离子通过鞘层电场的加速而轰击到固体的表面,产生一系列的物理现象,如入射离子的注入和反射、表面原子反冲运动和溅射、二次电子的产生和发射等。
2.4微波等离子灯
微波等离子灯是利用频率为2450MHz电磁能量来激励硫粉等发光物质,使其在石英泡壳中形成等离子体并发光的无极放电灯,它具有全新的发光机理,是一种具有众多优点的新型光源。
主要优点如下:
无电极污染(汞污染)和能量损耗;
光效高(100lm/W左右),其微波能量利用率高,节约能越;
光色好(色温6000k左右,显色指数Ra在80左右);
光源可调,能通过电源控件实现20 %~100%之间的大范围连续调光;光维持率高,燃点10000h后光衰小于3%;
似太阳光连续光谱,紫外和红外辐射较低,人体感觉更舒服自然。
近年来,微波放电已经发展成为气体放电物理和技术研究中的新兴领域,并且得到了广泛的应用。
通过使用适当的微波腔,微波放电可以再工作气压从几个大气压到0.001pa之间有效地建立和维持。
高气压、高温微波放电被用于等离子体切割、冶金、喷涂等热处理方面;低气压、低温微波放电被用于等离子体镀膜、刻蚀、表面清洗等方面。
在军事高技术迅速发展的时代,以牺牲飞机的气动性能为代价的传统隐身技术正面临挑战。
“等离子体隐身技术”正在逐渐从实验室走向实用化。
等离子体隐身技术,是指产生并利用在武器装备(例如飞机、舰船等)表面形成的等离子体云来实现规避电磁波探测的一种隐身技术。
与隐身外形、隐身材料和隐身结构等传统的隐身技术相比,等离子体隐身技术在许多方面具有独特的优势,它可以在武器装备几乎不作任何结构和性能上的改变的情况下,通过控制武器装备表面的等离子体云的特征参数,如能量、电离度、振荡频率等,来满足各种特定要求,使敌方雷达难以探测,甚至还能改变雷达反射信号的频率,使敌方雷达测到虚假信号,以实现信息欺骗,从而达到隐身目的,是21世纪隐身技术的重要发展方向。
[1] 许根慧,姜恩永,盛京等编著《等离子体技术与应用》化学工业出版社2006年出版。