等离子体的基本性质及其应用

等离子体的基本性质及其应用

1 等离子体的概念

定义：等量正电荷和负电荷载体的集合体。具有零总电荷。由电子、任一极性的离子，以基态的或任一激发态形式的任何高能状态的原子、分子以及光量子组成的气态复合体。

产生过程：

（1）对气体物质继续升高温度，气体分子的热运动会越来越剧烈；

（2）当温度足够高时，构成分子的原子获得足够大的动能后，会彼此分离，分子分裂成原子；

（3）进一步升高温度，原子的外层电子摆脱原子核的束缚成为自由电子，最终能使构成气体的分子乃至原子变成带正电荷的例子。

和通常的电解质电离不同，它不是在溶液中靠溶剂分子（水）帮助发送电离，而是在高温气态中发生。发生了电离（无论是部分电离还是完全电离）的气体，虽然在某些方面跟普通气体有相似之处，但它们的主要性质却发生了本质的变化。在气体中电离成分只要超过千分之一，它们的行为就主要由离子和电子之间的库仑作用力支配，中性粒子之间的相互作用退居次要地位，而且电离气体的运动受磁场的影响非常明显，它是一种导电率很高的导电流体，是物质三态之外的另一状态，被称为第四态，宏观上呈电中性，因而又称它为等离子体。

分类：

（1）高温等离子体，又称平衡等离子体，它的电子和分子或原子类粒子都具有非常高的温度

（2）低温等离子体，又称非平衡等离子体，电子温度仍然很高，分子或原子类粒子的温度却较低，通常在几百度以下，染整加工主要应用这种等离子体。

温度是表现微观粒子热运动的剧烈程度，在等离子体中的微观粒子包括电子和气体粒子，因此有电子温度和离子温度两种温度概念。由于电子与电子通过碰撞交换能量，容易达到热力学平衡，具有一定温度，即电子温度。