等離子體發生器的放電原理

2025-01-02

等離子體發生器利用外加電場或高頻感應電場使氣體導電，稱為氣體放電。氣體放電是等離子體發生器產生等離子體的重要手段之一。等離子發生器被外加電場加速的部分電離氣體中的電子與中性分子碰撞，把從電場得到的能量傳給氣體。

以下是大連捷曼科技有限公司自主設計的介電負載，所產生的等離子體效果圖片。
使用石英玻璃管體作為介質，使用型號為JMAC-P10-400mA定頻20kHz的高壓交流電源所產生的等離子體。



等離子體發生器（plasma generator）用人工方法獲得等離子體的裝置。等離子體由自然產生的稱為自然等離子體（如北極光和閃電），由人工產生的稱為實驗室等離子體。實驗室等離子體是在有限容積的等離子體發生器中產生的。

電子與中性分子的彈性碰撞導致分子動能增加，表現為溫度升高；而非彈性碰撞則導致激發（分子或原子中的電子由低能級躍遷到高能級）、離解（分子分解為原子）或電離（分子或原子的外層電子由束縛態變為自由電子）。高溫氣體通過傳導、對流和輻射把能量傳給周圍環境，在定常條件下，給等離子體發生器定容積中的輸入能量和損失能量相等。電子和重粒子（離子、分子和原子）間能量傳遞的速率與碰撞頻率(單位時間內碰撞的次數)成正比。



在稠密氣體中，碰撞頻繁，兩類粒子的平均動能(即溫度)很容易達到平衡，因此等離子發生器電子溫度和氣體溫度大致相等,這是氣壓在一個大氣壓以上時的通常情況,一般稱為熱等離子體或平衡等離子體。在低氣壓條件下，碰撞很少，電子從電場得到的能量不容易傳給重粒子，此時電子溫度高于氣體溫度，通常稱為冷等離子體或非平衡等離子體。等離子體發生器的兩類等離子體各有特點和用途。