辉光放电等离子体诊断
等离子体辉光放电特性测量
等离子体辉光放电特性测量一、实验目的1、了解等离子体特性2、通过对辉光发电中的等离子体的研究，利用朗缪尔单探针法和双探针法对等离子体电子温度、电子密度的测量。
二、实验原理1、辉光放电现象当放电管内的气压降低到几十个毫米汞柱以下，两极加以适当的电压时，管内气体开始辉光放电，辉光由细到宽，布满整个管子。
当压力再降低时，辉光便分为明暗相间的八个区域，而大多数的区域集中在阴集附近。
八个极分别是：I阿斯顿暗区，II阴极光层，III阴极暗区，IV负辉区，V 法拉第暗区，VI正辉区，VII阳极暗区和VIII阳极辉光。
这些区域的形成机构大致可以叙述如下：I阿斯顿暗区(Aston dark space):这是紧靠阴极的一个极薄的区域。
电子刚从阴极发出，能量很小，不能使气体分子电离和激发，因而就不能发光，所以是暗区。
长度约有1毫米。
II阴极光层(Cathode layer):在阿斯顿暗区之后，很微薄的发光层。
因为电子经过区域I被加速，具有了较大的能量，当这些电子遇到气体分子时，发生碰撞，电子的一部分能量使气体分子的价电子激发，当它们跳回到基态时，便辐射发光。
III阴极暗区(Cathode dark space):紧靠阴极光层，两者不易区分。
由于电子经过区域II时，绝大部分没有和气体分子碰撞，因此它所具有的能量是比较大的，但电子激发气体分子的能量又必须是在一定的范围内，能量超过这一范围则激发的儿率是很小的。
因此形成了一个暗区。
在这一区域中，电子和气体分子碰撞时，打掉它的价电子，产生很强的电离，使得这里具有很高的正离子浓度，形成了极强的正空间电荷，于是破坏了放电管内的电场分布，而引起了严重的畸变，结果绝大部分的管压都集中在这一区域和阴极之间。
在这样强的电场作用下，于是正离子以很大的速度打向阴极，因而从阴极又脱出电子，而这些电子又从阴极向阳极方向运动，再产生如上所述的激发和电离的过程。
实验已经确定，阴极暗区的长度d 与气体压强p 的乘积是一个常数,即：pd =常数。
辉光放电等离子体特性实验研究
它们 各 自得 到 的 电流 相 等 ， 所 以外 电流 为零 。然
而， 一般说来 ， 由于两个探针所在的等离子体 电位
稍 有不 同 ， 所 以外加 电压 为零 时 ， 电流 不是零 。随 着 外加 电压 逐 步 增 加 ， 电流 趋 于 饱 和 。最 大 电流 是饱 和 离子 电流 、 。
第２ ８ 卷
第５ 期
大
学
物
理
实
验
Ｖ０ １ ． ２ ８ Ｎｏ ． ５ Ｏｅ ｔ ． ２ ０１ ５
２ ０ １ ５年 １ Ｏ月
Ｐ ＨＹＳ Ｉ Ｃ ＡＬ Ｅ ＸＰ Ｅ ＲＩ ＭＥ ＮＴ ＯＦ Ｃ ０Ｌ Ｌ ＥＧＥ
文章 编 号 ： １ ０ ０ ７ － ２ ９ ３ ４ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ５ － ０ ０ １ ８ － ０ ４
实验 中采 用探针 法 。探 针法 分单探 针 法和双
探针 法 。
（ １ ） 单探针法 。探针是封入等离子体 中的一 个小 的金属 电极 （ 其 形 状 可 以是 平 板形 、 圆柱 形 、
球形 ） 。以放 电管 的 阳极 或 阴极 作 为 参 考 点 ， 改 变探 针 电位 ， 测 出相应 的探 针 电流 ， 得 到探针 电流
１ 气体放 电等离子体实验原理
１ ． １ 稀薄气 体产 生 的辉光放 电
与其 电 位 之 间 的 关 系 ， 即 单 探 针 伏 安 特 性 曲线 。
辉光放 电是气体导电的一种形 态， 在置有板 状 电极 的玻璃管内充人低压气体或蒸气， 当两极
间电压较高 （ １ ０ ０ ０伏 ） 时， 稀薄气体 中的残余正 离 子在 电场 中加速 ， 有 足够 的动 能轰击 阴极 ， 产生
辉 光 放 电等 离 子体 特 性 实 验研 究
辉光放电等离子体等效电路模型建立及验证
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摘要
摘要
对于低气压辉光放电等离子体特性的研究，广大科研工作者一般采用专业的 多物理场仿真软件进行仿真模拟以辅助理论研究。仿真模拟能够有效的帮助全面 分析物理模型，及其里面各种场相互作用，粒子的碰撞等等。然而仿真模拟也存 在无法收敛的风险和计算时间过长的不足，而且仿真的可靠性严重依赖于参数设 置的精确度以及化学反应式的正确与否。本文提出一种新的方法，首先测量得到 装置的电压、电流波形，然后通过电路仿真的方法匹配得出等离子体等效电路模 型中的元器件参数，最后根据等离子体的等效电路理论利用元器件参数进一步求 得等离子体的主要参数。本文做了以下几部分工作：
学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。
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A thesis submitted to XIDIAN UNIVERSITY in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master in Electronic Science and Technology
By Lin Hao Supervisor: Prof. Li Xiaoping December 2014
等离子体辉光放电 - 河南大学精品课程网
等离子体辉光放电【实验目的】1.观察低压气体辉光放电现象。
2.用探针法测量等离子体中电子等效温度、电子浓度、正负离子的平均速度、平均动能。
3.验证等离子体区电子浓度服从麦克斯韦速度分布律。
【教学重点】1.观察气体辉光放电的现象；2.等离子体辉光放电的原理；3.探针法测量等离子体物理参数的方法；【教学难点】离子体物理参数的计算步骤【时间安排】3学时【教学内容】一、检查学生预习情况检查预习报告。
二、学生熟悉实验仪器设备机械泵、真空放电管、高压电压等。
三、讲述实验目的和要求1. 检查真空系统是否存在漏点；放电管内真空用机械泵抽至50Pa左右，并保持稳定；缓慢旋转高压电源旋钮，增加高压到1000V左右，应看到放电管被点亮；辨认各个放电区域.2. 调节高压和气压，使放电管内等离子区稳定，并且颜色均匀（无层状）；缓慢降低探极电压，并且记录探极电压和探极电流；做lgeI V−特性曲线，进行数据处理，得到电子等效温度、电子平均速度、电子平均动能、电子浓度和正离子的浓度.四、实验原理一、辉光放电现象当放电管内的气压降低到几十帕时，两极加以适当的电压，管内气体开始放电，辉光由细到宽，布满整个管子。
当压力再降低时，辉光便分为明暗相间的八个区域.二、用试探电极法研究等离子区所谓试探电极就是在放电管里引入一个不太大的金属导体，导体的形状有圆柱形、平面形、球形等。
我们实验用的是圆柱形。
试探电极是研究等离子区的有力工具，利用探极的伏特——安培曲线，可以决定等离子区的各种参量。
测量线路如图2所示。
在测量时尽量保持管子的温度和管内气体的压强不变。
实验测得的探极电压和电流曲线如上图3。
对这一曲线作如下的解释：AB 段表示加在探极上的电压比探极所在那一点的空间电位负得多，在探极周围形成了正的空间电荷套层，套层的厚度一般小于等离子区中电子的自由路程。
这时探极因受正离子的包围，它的电力线都作用在正离子上，不能跑出层外，因此它的电场仅限于层内。
辉光放电与等离子体
辉光放电与等离子体1、辉光放电通常把在电场作用下气体被击穿而导电的物理现象称之为气体放电。
气体放电有“辉光放电”和“弧光放电”两种形式。
辉光放电又分为“正常辉光放电”与“异常辉光放电”两种，它们是磁控溅射镀膜工艺过程中产生等离子体的基本环节。
辉光放电（或异常辉光放电）可以由直流或脉冲直流靶电源通过气体放电形成，也可以用交流（矩形波双极脉冲中频电源、正弦波中频与射频）靶电源通过真空市内的气体放电产生。
气体放电时，充什么样的工作气体、气压的高低、电流密度的大小、电场与磁场强度的分布与高低、电极的不同材质、形状和位置特性等多种因素都会影响到放电的过程和性质，也会影响到放电时辐射光的性质和颜色。
（1）直流辉光放电①在阴-阳极间加上直流电压时，腔体内工作气体中剩余的电子和离子在电场的作用下作定向运动，于是电流从零开始增加；②当极间电压足够大时，所有的带电离子都可以到达各自电极，这时电流达到某一最大值（即饱和值）；③继续提高电压，导致带电离子的增加，放电电流随之上升当电极间的放电电压大于某一临界值（点火起辉电压）时，放电电流会突然迅速上升，阴-阳极间电压陡降并维持在一个较低的稳定值上。
工作气体被击穿、电离，并产生等离子体和自持辉光放电，这就是“汤生放电”的基本过程，又称为小电流正常辉光放电。
④磁控靶的阴极接靶电源负极，阳极接靶电源正极，进入正常溅射时，一定是在气体放电伏-安特性曲线中的“异常辉光放电区段”运行。
其特点是，随着调节电源输出的磁控靶工作电压的增加，溅射电流也应同步缓慢上升。
⑵脉冲直流辉光放电脉冲或正弦半波中频靶电源的单个脉冲的气体放电应与直流气体放电伏-安特性曲线异常辉光放电段及之前段的变化规律相符。
可以将其视为气体放电伏-安特性在单个脉冲的放电中的复现。
脉冲直流靶电源在脉冲期间起辉溅射，在脉冲间隙自然灭辉（因频率较高，肉眼难以分辨）。
溅射靶起辉放电后，当电源的输出脉冲的重复频率足够高时，由于真空腔体内的导电离子还没有完全被中和完毕，第二个（以后）重复脉冲的复辉电压与溅射靶的工作电压接近或相同。
接触辉光放电等离子体产生的羟基自由基的检测及其在聚合反应中的应用
西北师范大学硕士学位论文接触辉光放电等离子体产生的羟基自由基的检测及其在聚合反应中的应用姓名：吴建林申请学位级别：硕士专业：分析化学指导教师：高锦章;杨武2008-06摘要低温等离子体技术是上世纪后期出现的一种新型水处理技术， 即在常温常压下，通过非法拉第电解可以产生大量活性粒子，如羟基自由基（·OH）(标准氧化电位为2.80V)，以及紫外线和冲击波，对水体中的污染物有很强的破坏作用。
该类报道甚多，相对而言，对于活性粒子的测定研究较少。
本文的目的之一就是研究辉光放电电解等离子体中羟基自由基的测定方法； 同时研究了自由基引发的聚合反应，合成高分子阻垢剂。
结果表明，所建立的分析方法和合成方法均有实际应用价值。
论文由五章组成:第一章介绍了等离子体的基本概念，综述了羟基自由基的检测方法和应用范围、自由基引发阻垢剂合成的现状， 最后，简要介绍了实验中用到的正交实验方法。
第二章以水杨酸为捕获剂，采用高效液相色谱检测了接触辉光放电产生的羟基自由基，在体系pH值为3.2的条件下，考察了放电电压和溶液电导率对辉光放电等离子体中产生的羟基自由基浓度的影响，并半定量地计算了辉光放电电解过程中羟基自由基的产量与实验条件之间的关系。
第三章对辉光放电等离子体技术引发合成高分子聚合马来酸酐-丙烯酰胺共聚物阻垢剂进行了研究, 借助正交设计法,考察了原料浓度、电压、后聚合时间等因素对聚合物分子量、阻垢率的影响。
第四章对辉光放电等离子体技术引发合成高分子聚合马来酸酐-丙烯酸共聚物阻垢剂进行了研究, 借助正交设计法,考察了原料浓度、电压、后聚合时间等因素对聚合物分子量、阻垢率的影响。
第五章对辉光放电等离子体技术引发合成高分子聚合马来酸酐-丙烯酸-丙烯酰胺共聚物阻垢剂进行了研究, 借助正交设计法,考察了原料浓度、电压、后聚合时间等因素对聚合物分子量、阻垢率的影响。
关键词：辉光放电等离子体；羟基自由基；高分子聚合；阻垢剂AbstractThe low-temperature plasma in aqueous solution is one of the emerging technologies for water-treatment which appeared in the early 1980's. It has received extensive attention in many fields in the world, due to its high degradation efficiency, instrumental simplicity, and amenability to the environment. It is worth notice that there are a lot of energetic species such as hydroxyl radical, caused by contact glow discharge plasma. So far, very few papers deal with the determination of hydroxyl radical yielded in the CGDE process. Thus, one of our purposes is to find a convenience method to detect hydroxyl radical in quantity. And then, an approach to initiate some polymerization was also discussed in detail. .This paper includes five chapters:Chapter 1 gives a review on the low temperature discharge plasma, the determination of hydroxyl radical and its application to the polymerization. In addition, the arithmetic of orthogonal design was also described in brief.Chapter 2 examines the effect of some of variable parameters, such as discharging voltage and electric conductivity, on the yield of hydroxyl radical during the glow discharge process at the solution pH value of 3.2, and semiquantitatively observes the relationship between output of hydroxyl radical and influencing factors.Chapter 3 studies the polymerization of maleic anhydride, acrylamide. The effects of applied voltage, concentration of reactants, time of polymerization on molecular weight of scale inhibitor.Chapter 4investigates the polymerization of maleic anhydride, acrylic acid. The effects of applied voltage, concentration of reactants, time of polymerization on molecular weight of scale inhibitor.Chapter 5 researches the polymerization of maleic anhydride, acrylic acid, acrylamide. The effects of applied voltage, concentration of reactants, time of polymerization on the molecular weight of scale inhibitor .Keywords: glow discharge plasma; hydroxyl radical; macromoleclar polymer;scale inhibitor.独创性声明独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
探针法在直流辉光放电等离子体测量中
3.2 球状探针 实验中使用的球状探针裸露部分为一
个半径约 0.5cm 的金属球，探针表面经计算 得 3.14cm2。使用球状单探针测量的各种接 地情况的探针曲线如（图 3.5）所示。
４．５
４
３．５
３
２．５
２
１．５
１
０．５
０
－６５
－４５
－２５
－０．－５５
１５
３５
５５
（a）阳极接地时的球状探针曲线
－８０
当容器壁接地时，实测 I-V 曲线如（图 3.4）。
－４０
－２０
０．０４ ０．０３５
０．０３ ０．０２５
０．０２ ０．０１５
０．０１ ０．００５
０ －０．００５０ －０．０１
２０
４０
图 3.4 容器壁接地时的柱状探针曲线
9
图 3.2 电源两极板间的电位分布
当阴极接地时，实测 I-V 曲线如（图 3.3）。
在实验室对直流辉光放电等离子体测量 时，发现主放电装置的电极和容器壁接地的 情况对实际测量会产生影响。在某些接地情 况时，不能得到理想的探针电流及 I-V 曲线， 会影响测量结果。本文通过实验，对产生这 些问题的原因进行了分析。
2 探针法简介 根据探针结构的不同，除单探针外，还
有双探针、三探针、发射探针几种结构[1]， 他们已被证明在很多情况下是非常有效的。 而探头的种类也有很多，如柱状、球状、板 状、环形等。本文使用了探头形状是柱状和 球状的单探针法，以及板状的双探针，分别 对不同放电装置接地状况的低压直流等离 子体进行了测量。
可以看出，在阳极或阴极接地时，球状 探针的 I-V 曲线的形状与柱状探针时相似， 只是电流幅值大于柱状探针。这是由于在本
双层辉光等离子体放电光谱诊断
双层辉光等离子体放电光谱诊断边心超，张跃飞，陈强（北京印刷学院等离子体材料与物理研究室北京大兴 102600）摘要：等离子体电子激发温度是等离子体重要参数之一，其研究对材料表面改性过程中的实时监控具有非常重要的意义。
本实验以氩气为工作气体，利用发射光谱法对双层辉光放电等离子体参数进行了诊断。
气体放电中的光谱发射谱线是与等离子体的电子激发温度有关的，本实验选择了650~800nm范围Ar原子谱线，以玻尔兹曼方程为依据，采用多线——斜率法对等离子体电子激发温度进行了估算。
实验中研究了工件电压、源极电压、工作气压等工艺参数对电子激发温度的影响。
实验结果表明，对于等离子体参数诊断来说，发射光谱法是一种实时、在线、原位、对体系没有扰动的良好的诊断手段。
关键词：电子激发温度；等离子体发射光谱法; 双层辉光放电；多线——斜率法Ⅰ前言双层辉光离子渗金属技术，又称为双层辉光等离子表面合金化技术，是在离子氮化技术基础上发展起来的等离子表面冶金技术[1，2]。
双层辉光渗金属技术不仅具有渗速快、无污染、节约能源等优点，而且在合金元素的种类、渗层厚度、成分等方面可控，变动范围大,属于绿色环保技术[3，4]。
该技术已成功应用于手用锯条、机用锯条、钢板、化工阀门等。
近年来又在胶体磨、轴承、轧辊等产品上得到应用[5]。
对于双层辉光离子渗金属技术来说，渗层厚度和表面成分梯度是离子渗金属的两个重要的性能参数, 他们不仅受许多实验(宏观) 条件的影响, 而且与放电等离子体中微观参数(如:电子激发温度) 有关[6]。
为了探讨离子渗金属技术渗入机理, 控制等离子体工艺过程, 对离子渗金属过程中的等离子体参数诊断是十分必要的。
电子激发温度是表征等离子体的一个重要参数,随着等离子体与物质相互作用研究的深入及等离子体在材料处理和制备方面应用的日趋广泛, 电子激发温度的诊断显得非常重要。
利用光谱诊断技术对等离子体电子激发温度进行分析是目前较为理想的诊断方法, 其原理是通过光谱仪得到等离子体的发射光谱, 根据光谱辐射强度与等离子体的电子激发温度之间的关系来反映等离子体内部的物理状态及其过程。
直流辉光放电等离子体参数测量-复旦大学物理教学试验中心Fudan
3. 光谱测量
（1）光谱仪定标：a用光谱仪测量标准灯的光谱 b在已知标准灯光谱（厂家）的基础上，进 行 拟合插值，得到对应波长的强度值 c 通过强度比得到不同波长的响应值 （2）通过光学导轨固定光纤探头（原创）
假设激发态粒子浓度服从波耳兹曼分布 辐射功率 用双线法
( )=
g 1 hc Anm n0 n e En / kT 4 nm Z E E2 1 I1 g1 A v 1 1 KT e I2 g 2 A2 v2
双探针法测量电子温度与浓度v1v2vs认为鞘层与探针面积相等且鞘层内无碰撞假设电子服从波尔兹曼麦克斯韦分布离子被鞘层加速而具有单一能量探针鞘层12120iiii????????双探针整体悬浮2211iiiii?????流过探针的尽电流exppsreevvieajkt????等离子体探针1探针22211iiiii??????流过探针的尽电流111222expeiiiaeviiiakt?????????若近似认为12aa?12iii?????则tanh2eeviikt??02veeididvkt????因此知道饱和离子流和零点处斜率即可求出电子温度探针吸收的饱和离子流beiienuankteam?????此即为等离子体密度探针iv曲线didvv00087uavi111ua饱和离子流段与理论不符的原因
直流辉光放电等离子体 参数测量
06300310019
深
电光源 杨
实验内容概述
测量辉光放电伏安特性曲线 验证帕邢定律（击穿电压） 双探针法测量电子温度与浓度 不同放电区域的光谱测量与定性分析 通过发射光谱计算正柱区电子温度
实验装置
1 2 4 8 5 6
3
7
1 抽气口，接机械泵 3 双探针
等离子体分析讲解
等离子体分析摘要：本文介绍了气体放电中的等离子体的特性和等离子体诊断技术，利用单探针法和双探针法对等离子体的一些基本参量进行了测量，并对结果进行分析。
文中还简要介绍了等离子体的发展前景。
关键词：等离子体，等离子体诊断，探针法一. 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. 等离子体的物理特性等离子体定义为包含大量正负带电粒子、而又不出现净空间电荷的电离气体。
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。
描述等离子体的一些主要参量为：（1）电子温度T e。
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n e，正离子密度为n i，在等离子体中n e≈n i。
（3）轴向电场强度E L。
表征为维持等离子体的存在所需的能量。
（4）电子平均动能Eε̅̅̅。
（5）空间电位分布。
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，在管内两个电极间的光强、电位和场强分布如图1所示。
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，（7）阳极暗区，（8）阳极辉区。
其中正辉区是等离子区。
三. 单探针与双探针法测量原理测试等离子体的方法被称为诊断。
等离子体诊断有探针法，霍尔效应法，微波法，光谱法等。
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(5)、探针表面没有热电子和次级电子的发射。
则：对于插入等离子体的单探针有：
随机电流： ，Байду номын сангаас
根据玻耳兹曼定理：
电子密度
式中：Vp为探针电位，Vs为等离子体电位
所以：探针电流
而对于插入等离子体的双探针有：
设探针的面积分别为A1,A2；电位为V1,V2；电压V=V1-V2≥0。
c:等离子体频率：表示等离子体对电中性破坏的反应快慢，是等离子体震荡这种集体效应的频率为。
粒子震荡频率：
电子震荡频率：
d:德拜长度：等离子体内电荷被屏蔽的半径，表示等离子体内能保持的最小尺度。当电荷正负电荷置于等离子体内部时就会在其周围形成一个异号电荷的“鞘层”。
德拜长度：
2、等离子体参数的静电探针诊断原理
流过探针1，2的离子和电子电流分别为：i1+，i1-，i2+，i2-。
对双探针整体为悬浮的故：
则从2流入1的电流为：
，
所以：
故：
大致I-V函数关系曲线见下图：
由此可知：电子温度：
等离子体密度：
注：
图11、理想双探针曲线
三、实验仪器：
DH2005直流辉光等离子体实验装置
1、总电源开关2、冷却水电源开关3、真空泵电源开关4、电阻真空计开关5、高压电源开关6、探针电源7、高压调节旋钮8、高真空微调阀9、隔膜阀调节旋钮10、工作选择开11、电流量程选择开关12、探针电压调节电位器(粗调) 13、探针电压调节电位器（细调）14、放电管电压测量表15、辉光电流测量表16、击穿电压测量表17、暗电流测量表18、探针电压表19、探针电流表20、电阻真空计21、转子流量计22、总电源指示灯
实验名称：辉光放电等离子体趁断
一、实验目的
了解等离子体的性质
采用langmuir双探针测量等离子体参数
二、实验原理：
1、等离子体参数
a:等离子体密度：单位体积内（一般以立方厘米为单位）某带电粒子的数目。ni表示离子浓度，ne表示电子密度。
b:等离子体温度：对于平衡态等离子体（高温等离子体）温度是各种粒子热运动的平均量度；对于非平衡态等离子体（低温等离子体），由于电子、离子可以达到各自的平衡态，故要用双温模型予以描述。一般用Ti表示离子温度，Te表示电子温度。
图8、等离子体探针原理
图9、单探针法
图10、双探针法
假设：
(1)、被测空间是电中性的等离子体空间，电子密度ne和离子浓度ni相等，电子与离子的速度满足麦克斯韦速度分布；
(2)、探针周围形成的空间电荷鞘层厚度比探针面积的线度小，这样可忽略边缘效应，近似认为鞘层和探针的面积相等；
(3)、电子和正离子的平均自由程比鞘层厚度大，这样可忽略鞘层中粒子碰撞引起的弹性散射、粒子激发和电离；