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奥坤鑫:浅谈等离子体的性质
2016.09.14
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  【真空等离子设备】等离子体的性质:
 
  等离子态常被称为“超气态”,它和气体有很多相似之处,比如:没有确定形状和体积,具有流动性,但等离子也有很多独特的性质。等离子体中的粒子具有群体效应,只要一个粒子扰动,这个扰动会传播到每个等离子体中的电离粒子。等离子体本身亦是良导体。
 
  电离
 
  等离子体和普通气体的最大区别是它是一种电离气体。由于存在带负电的自由电子和带正电的离子,有很高的电导率,和电磁场的耦合作用也极强:带电粒子可以同电场耦合,带电粒子流可以和磁场耦合。描述等离子体要用到电动力学,并因此发展起来一门叫做磁流体动力学的理论。
 
  组成粒子【等离子处理机
 
  等离子体:自由电子-和一般气体不同的是,等离子体包含两到三种不同组成粒子:自由电子,带正电的离子和未电离的原子。这使得大家针对不同的组分定义不同的温度:电子温度和离子温度。轻度电离的等离子体,离子温度一般远低于电子温度,称之为“低温等离子体”。高度电离的等离子体,离子温度和电子温度都很高,称为“高温等离子体”。 相比于一般气体,等离子体组成粒子间的相互作用也大很多。
 
  速率分布
 
  一般气体的速率分布满足麦克斯韦分布,但等离子体由于与电场的耦合,可能偏离麦克斯韦分布。
 
  【常压等离子设备】等离激元
 
  表面等离激元(surfaceplasmon)效应--实验里大家把金属的微小颗粒视为等离子体(金属晶体因为其内部存在大量可以移动的自由电子----带有定量电荷,自由分布,且不会发生碰撞导致电荷的消失----因此金属晶体可以被视为电子的等离子体),由于金属的介电系数在可见光和红外波段为负数,因此当把金属和电介质组合为复合结构时会发生很多有趣的现象。
 
  当光波(电磁波)入射到金属与介质分界面时,金属表面的自由电子发生集体振荡,如果电子的振荡频率与入射光波的频率一致就会产生共振,这时就形成的一种特殊的电磁模式:电磁场被局限在金属表面很小的范围内并发生增强,这种现象就被称为表面等离激元现象。这种电磁场增强效应能够有效地提高分子的荧光产生信号,原子的高次谐波产生效率,以及分子的拉曼散射信号等。在宏观的尺度上这一现象就表现为在特定波长,状态下的金属晶体的透光率的大幅提升。【卷对卷等离子处理设备


 
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