文档介绍：东华大学
硕士学位论文
低温等离子体线状射流的研究
姓名:史丹丹
申请学位级别:硕士
专业:等离子体物理
指导教师:钟方川
2012-02
低温等离子体线状射流的研究摘要观察到Ⅳ约胺酰籒:和等离子体发射光谱强度随放电电压和气流等离子体射流作为一种使用灵活的常压低温等离子体在材料制备和改性、灭菌消毒等领域具有广泛应用。目前采用的等离子体射流由于其射流面积小,处理效率低等缺点,因此亟需发展大尺度常压等离子体射流。本论文设计了一种圆柱形同轴壤胱犹逑咦瓷淞髯爸茫诖气压环境下利用和气体放电成功获得了宽为拇蟪叨认咦吹离子体射流。并研究了进气气压、气体流量、外加激励电压和功率及放电腔的大小没有明显联系,但强烈依赖于射流喷出的线宽。采用发射光谱对汉虯淞鞯壤胱犹褰辛苏锒希治銎浞诺产生的粒子成份,比如旱壤胱犹逯兄饕J堑7肿雍蜕倭康T樱的增加而增加;利用光谱拟合的方法对氮气射流等离子体中的气体温度进行了估计,得到等离子体中气体的温度在段冢温度对材料表面不会造成损伤,因此其可应用于相关的表面处理中。最后,利用该线状射流等离子体对∧そ辛舜恚⒍源理前后∧さ乃哟ソ呛蚗射线光电子能谱进行了测试分析。研电极参数对射流长度的影响。发现射流长度随进气气压、流量的增加,先增加后达到饱和;随外加电压增加,射流长度增加。而射流长度与
究发现,经处理后∧,因而处理后∧さ那姿性能得到很好的改善和提高。在处理后欤訮薄膜表面的处关键词介质阻挡放电;线状等离子体射流;发射光谱;接触角;理效果依然得到了一定的保持。
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霁季天学第一章绪论眜胩揽怂甌状翁岢觥癙币淮剩实妹壤胱犹澹等离子体概述等离子体是不同于固、液、气三种物质存在状态的第四种物质存在状态。一般认为等离子体是由电子、赂豪胱印⒓し⑻脑印⒎肿右约白杂苫攘W幼成的,并表现出集体行为的一种准中性非凝聚系统。年,玫脱狗电管观察到气体的辉光放电现象,年,“物质第四态”来描述气体放电产生的电离气体⋯【,直到年,,目前已知宇宙中有%以上的物质处于等离子体状态,包括大气外侧的电离层、日地空间的太阳风、太阳日冕、星云及星团以及日常生活中的日光灯、等离子体显示屏、臭氧发生器等。由于等离子体存在形态相差巨大,对应等离子体参数空间跨度巨大,电子密度跨越了个量级,
碧霉支学等离子体的分类方法有多种,根据等离子体的物理性质可以将等离子体分为高温等离子体和低温等离子体两类。高温等离子体是完全电离的,温度高达话阒赣稍拥⑹芸睾司郾洹⑻舻群阈撬牡壤胱犹澹旱臀等离子体是部分电离的,温度较低,又可分为冷等离子体殖品瞧胶獾壤胱犹澹如极光、日光灯等腿鹊壤胱犹如电弧、【。热等离子体的放电电场强度非常低/矣气体压强的比值也比较低,电子的温度接近于离子、原子等中性粒子的温度,主要广泛应用在冶金、焊接、切割、喷涂、陶瓷烧结、金属的融化等金属材料领域。冷等离子体中电子和中性粒子、离子温度相差很大,电子温度可高达以上,而中性粒子和离子温度一般接近或略高于常温,一般认为电子温度可高达离子温度的~叮蚨宦闳攘ρ胶猓破湮7瞧胶獾壤胱犹濉5臀碌壤胱雪图卜占浜褪笛槭抑械牡壤胱犹宓牟问植葜崾敲芏萵的对数,横轴是电子温度5亩允东华大学硕士学位论文%铲
~~\碧季支学东华大学劂宦畚介质阻挡放电得更为重要。【体的这种非平衡性具有重要意义,一方面,电子具有足够高的能量,通过非弹性碰撞使气体分子激发、离解和电离;另一方面,整个等离子体体系保持低温,能够实现化学反应和能量的有效利用【。根据工作气压的不同,非平衡等离子体又分为低气压非平衡等离子体和高气压非平衡等离子体两类。由于低温等离子体所具有的无可比拟的优越性,例如具有高活性物质能实现常规条件下物理和化学无法实现的反应,设备要求低、节约能源、实验条件容易实现等,在工业应用中具有较广的使用范围。一些研究者曾预言,在科学技术领域,“等离子体热”将延续“纳米热”,这里所指的就是低温等离子体,而“热就热在低温等离子体的半导体刻蚀、镀膜、材料表面处理以及节能冷光源等领域。但是,在低气压条件下产生的低温等离子体必须要有真空系统和严格封闭的真空罩反应器,设备价格昂贵,工艺过程复杂,不能很好地满足工业生产的需要。因此探索不需要真空系统的大气压或高气压下的低温等离子体技术和及其应用显气体放电是产生等离子体的主要形式,按照工作气压的不同,气体放