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奥坤鑫:浅谈等离子体气体放电的直流放电
2016.10.26
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  【等离子Plasma】气体放电分为直流放电和交流放电。
 
  直流放电通常指低频放电,在气压和电流范围不同时,由于气体中电子数、碰撞频率、粒子扩散和热量传递速度不同,会出现暗电流区、辉光放电区和弧光放电区。电流的大小是根据电源负载特性曲线中两条相应于电阻R1、R2的下降直线和放电特性曲线的交点(工作点A、B、C)确定的。
 
  ①暗电流区
 
  电子在电场加速的情况下,获得足够能量,通过与中性分子碰撞,新产生的电子数迅速增加,电流增大到10-7~10-5安时,在阳极附近才出现很薄的发光层。
 
  ②辉光放电区【等离子表面刻蚀
 
  电流再增大(10-5~10-1安)时,在较低的气压条件下,阴极受到快速离子的轰击而发射电子,这些电子在电场作用下向阳极方向加速运动。阴极附近有一个电位差很大的阴极位降区。电极之间的中间部分是电位梯度不很大的正柱区,其中的介质是非平衡等离子体。
 
  正柱区的电子和离子以同一速度向壁面扩散,并在壁面复合,放出能量(这是没有气体对流时的情况)。经典理论中电子密度在横截面上的分布是贝塞耳函数的形式。在阳极附近有一个几毫米厚的阳极位降区,其中的电位差与气体电离电位的数值大致相等。
 
  ③弧光放电区【常压等离子设备
 
  当电流超过 10-1安且气体压力也较高时,正柱区产生的焦耳热大于粒子扩散带到壁面的热量,使正柱区中心部分温度升高,气体电导率增加,以致电流向正柱区中心集中,形成不稳定的收缩现象。
 
  最后,导电正柱缩成一根温度很高、电流密度很大的电弧,这就是弧光放电。在阴极,电流密度达104~106安/厘米2,形成"阴极斑点",根据热电子发射(热阴极)或场致发射(冷阴极)的机理,发出电子。
 
  在阳极也有"阳极斑点"。由于电子带着本身的动能进入阳极,进入时又放出相当于逸出功的能量,再加上阳极位降区的发热量,使阳极加热比阴极大得多。【等离子处理机



 
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