低温等离子的原理

等离子体

等离子的基本原理

等离子体是物质存在（固、液、气体）的第四种状态，是由大量带电粒子组成的非束缚状态

的宏观体系。

闪电、霓虹、日光、等离子体电视等都是人们日常能感受得到的等离子体技术。

“等离子体”这门近代物理学始创于二十世纪五十年代，作为迅速发展的新兴学科其低温等 离子体、冷等离子体、热等离子体技术已广泛应用于医学、电子、工业、军事及日常生活等众多

领域。

等离子体的产生及与普通射频的区别：

在高温或强电场的作用下，原来呈中性的原子会被电离，生成一对可以自由运动的正负离子， 因为正负离子总是成对出现，所以正离子和负离子的数量相等，这种物质状态也就被称为等离子 体。

由于物质被电离后，正负离子之间的静电束缚已被打破，所以这时的正负离子又称做粒子，

并可自由运动，其具体运动状态完全由外界电磁场决定，这是等离子体与常见的固体、液体和气 体的重要差别。

高温等离子体和低温等离子体

物质必须经过电离才能转变到等离子体，而电离的方式又有两大类：

1. 固体、液体和气体：通常状态下，物质中的正负粒子因为带有异性电荷而吸引在一起的，形

成稳定并呈中性的原子或分子。

2. 高温等离子体：1000℃以上的等离子体称高温等离子体。

给物质提供热量，使其上升到足够的温度，物质内部粒子无规则热运动就会加剧，当粒子的 动能增加到一定程度时，带电粒子就会摆脱静电力的束缚而成为可以自由运动的离子，物质也转 化到高温等离子体。宇宙中 99.9%以上的物质（如太阳等恒星）均处于高温等离子态。 3. 低温等离子态：1000℃℃以下的等离子体称低温等离子体。低温等离子体又分为冷等离子体

和热等离子体。

在电场的作用下，物质内部的不同电性的粒子会受到方向相反的电场力，当电场足够强时，

正负粒子就无法再集合在一起，最终成为可以自由运动的离子，物质也转化到等离子态。由于这 种转化不需要高温就可以在常温下完成，所以成为低温等离子态。日光灯、霓虹灯、极光和等离

子体彩电等就是典型的低温等离子态。

等离子体低温消融术的工作原理

美国ARTHROCARE 公司发明并拥有专利的“等离子体”技术——COBLATION，即以特

定100KHz 超低频率电能激发介质（Nacl）产生等

离子体，在40~70℃蛋白质可逆变性的温度范围内，

靠“等离子体”产生的声波打断分子键，将蛋白质

等生物大分子直接裂解成O2，CO2，N2 等气体，

从而以“微创”的代价完成对组织切割、打孔、消

融、皱缩和止血等多种功能。并获得北美UL，欧

洲CE 和ISO9001 认证，美国FDA 和中国国家食品

药品监督局（SFDA）均已批准该技术在临床的应

用。

普通高频500-4000 KHz 可变电场下，粒子一方

面无法获得足够的加速时间，处于往复的振荡状

态；另一方面高频下的分子摩擦会产生较强的热效

应，且频率越高产热越多。

而100 KHz 低频稳定电场下，粒子则会获得更

长的加速时间，最终形成带有更大动能的高速带电

粒子，直接打断分子键。此外因频率低，较之高频大大降低了分子间的摩擦产热，使切割、消融

和止血等过程都在40-70℃内完

成，从而实现微创效应。

通过100KHz 超低频率的稳定

电场，将Nacl 等电解液激发成低

温等离子体，在电极前形成厚度

为100 微米的等离子体薄层。在

100KHz 超低频稳定电场下，等离

子体中的粒子——正负离子，会

获得更长的加速时间，粒子加速

运动最终形成带有足够动能的高

速带电粒子。

通常100KHz 低频稳定电场

下，激发一分子Nacl 会产生8 个

电子伏特的动能，而打断一个肽

键所需动能为 4 个电子伏特，使

靶组织细胞以分子为单位解体，

使蛋白质等组织裂解汽化成H2、

02、CO2、N2 和甲烷等低分子量气

体，在低温下形成切割和消融效

果。这与电刀和激光等外科设备

靠几百度的高温来汽化组织的工

作方式是截然不同的。

详细资料可参考：/