低温等离子体技术是什么?
低温等离子体物理与技术经历了一个由60年代初的空间等离子体研究向80年代和90年代以材料为导向研究领域的大转变,高速发展的微电子科学、环境科学、能源与材料科学等,为低温等离子体科学发展带来了新的机遇和挑战。现在,低温等离子体物理与应用已经是一个具有全球影响的重要的科学与工程,对高科技经济的发展及传统工业的改造有着巨大的影响。例如,1995年全球微电子工业的销售额达1400亿美元,而三分之一微电子器件设备采用等离子体技术。塑料包装材料百分之九十都要经过低温等离子体的表面处理和改性。科学家预测:二十一世纪低温等离子体科学与技术将会产生突破。据估计,低温等离子体技术在半导体工业、聚合物薄膜、材料防腐蚀、等离子体电子学、等离子体合成、等离子体冶金、等离子体煤化工、等离子体三废处理等领域的潜在市场每年将达一千几百亿美元。
什么是低温等离子
所谓等离子体就是被激发电离气体,达到一定的电离度(>10-x),气体处
于导电状态,这种状态的电离气体就表现出集体行为,即电离气体中每一带电
粒子的运动都会影响到其周围带电粒子,同时也受到其他带电粒子的约束。由
于电离气体整体行为表现出电中性,也就是电离气体内正负电荷数相等,称这
种气体状态为等离子体态。由于它的独特行为与固态、液态、气态都截然不同,
故称之为物质第四态。
等离子体的研究是探索并揭示物质“第四态”―等离子体状态下的性质特点
和运行规律的一门学科。等离子体的研究主要分成高温和低温等离子体两大方面。
高温等离子体中的粒子温度高达上千万以至上亿度,是为了使粒子有足够的能量
相碰撞,达到核聚变反应。低温等离子体中的粒子温度也达上千乃至数万度,可
使分子、原子离解、
电离、化合等。可见低温等离子体温度并不低,所谓低温,
仅是相对高温等离子体的高温而言。高温等离子体主要应用于能源领域的可控核
聚变,低温等离子体则是应用于科学技术和工业的许多领域。高温等离子体的研
究已有半个世纪的历程,现正接近聚变点火的目标;而低温等离子体的研究与应
用,只是在近年来才显示出强大的生命力,并正处于蓬勃的发展时期。
什么是低温等离子治理vocs技术
低温等离子治理vocs技术是指采用空气强力杀菌除臭技术来治理VOCs挥发性有机物。低温等离子体技术是空气强力杀菌净化除臭技术, 低温等离子体技术是一个集物理学、化学、生物学和环境科学于一体的交叉综合性技术。该技术显著特点是对污染物兼具物理效应、化学效应和生物效应,且有能耗低、效率高、无二次污染等明显优点。VOCs挥发性有机物是指常温下饱和蒸汽压大于133.32 Pa、标准大气压101.3kPa下沸点在50~260℃以下且初馏点等于250摄氏度的有机化合物,或在常温常压下任何能挥发的有机固体或液体。扩展资料:低温等离子体及时净化作用机理包含两个方面:1、在产生等离子体的过程中,高频放电所产生的瞬间高能足够打开一些有害气体分子内的化学键,使之分解为单质原子或无害分子;2、等离子体中包含大量的高能电子、正负离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基,这些活性粒子和部分臭气分子碰撞结合,在电场作用下,使臭气分子处于激发态。当臭气分子获得的能量大于其分子键能的结合能时,臭气分子的化学键断裂,经一系列反应生成无害产物。参考资料来源:百度百科—VOCS参考资料来源:百度百科—低温等离子体技术
等离子体物理学什么
等离子体物理学介绍:
等离子体物理学是研究等离子体性质的物理学分支。等离子体是物质的第四态,是由电子、离子等带电粒子及中性粒子组成的混合气体,宏观上表现出准中性,即正负离子的数目基本相等,整体上呈现电中性,但在小尺度上具有明显的电磁性质。等离子体还具有明显的集体效应,带电粒子之间的相互作用是长程库仑作用,单个带电粒子的运动状态受到其它许多带电粒子的影响,又可以产生电磁场,影响其它粒子的运动。等离子体物理学目的是研究发生在等离子体中的一些基本过程,包括等离子体的运动、等离子体中的波动现象、等离子体的平衡和稳定性、碰撞与输运过程等等。等离子体物理学具有广阔的应用前景,包括受控核聚变、空间等离子体、等离子体天体物理、低温等离子体等等。
等离子体物理学研究类型:
等离子体物理学常用的有单粒子轨道理论、磁流体力学、动理学理论三种研究类型。单粒子轨道理论不考虑带电粒子对电磁场的作用以及粒子之间的相互作用。磁流体力学将等离子体作为导电流体处理,使用流体力学和麦克斯韦方程组描述。这种方法只关注流体元的平均效果,因此是一种近似方法。动理学理论使用统计物理学的方法,考虑粒子的速度分布函数。
等离子体物理学研究方法:
(1) 实验研究 用实验方法研究等离子体有如下特点。
对于天然的等离子体,即天体、空间和地球大气中出现的等离子体,人们不可能用地面上实验室中的一般方法主动地调节实验条件或加以控制,而主要只能通过各种日益增多的天文和空间观测手段,如光学、射电、X射线以及现代的高空飞行器和人造卫星──“空间实验室”,来接收它们所发射的各种辐射(包括各种粒子)。根据大量的观测结果,并在天体物理学和空间物理学的认识基础上,依靠已建立的等离子体物理理论和已有的各项基本实验数据,进行分析和综合,方能深入地认识这些天然等离子体的现象、本质、结构、运动和演化的规律。
要研究或利用各种人造的等离子体,必须先把它们制造出来;而要制造任何一种新的等离子体或者扩展它的性能参量,又往往必须对它先有一定的认识。由此可见,对于人造等离子体,只能采取边制造边研究,研究和制造循环结合、逐步前进的办法。例如,受控核聚变等离子体的研究,就是通过一代又一代的实验装置,来产生具有特定性能的等离子体,逐步提高它们的温度和约束程度。而每一代装置的设计,又必须在已有等离子体实验的基础上,通过理论方面的外推和定量演算,加以确定。特别是较大类型装置的建造,必须立足于各项经过试验的、成熟的工程技术,辅之以必需和能够及时开发出来的单项新技术,例如强流电子束和离子束技术。装置建成后,实验的第一步是使用各种仪器手段,对装置中产生的等离子体进行测量;测量数据要按照已有的理论进行处理,以得出装置中等离子体具体形成过程和现象细节性质的定性和定量的结果,这些就是等离子体诊断学的内容。对实验条件的调节和控制也必需有测量诊断的结果作为依据,然后方可接上现代的信息和控制技术,构成闭环的操作,从而推进实验研究。
实验结果要同参量条件相对应的理论分析进行对比校验,以判定实验及理论的前进方向。等离子体实验的因素复杂多变,难度大,精确度不高,而理论描述又远未完善;实验中意料之外的结果常会出现,而成为理论创新的前导。
(2) 理论描述 包括近似方法和统计方法。
粒子轨道理论和磁流体力学都属于近似方法。粒子轨道理论是把等离子体看成由大量独立的带电粒子组成的集体,只讨论单个粒子在外加电磁场中的运动特性,而略去粒子间的相互作用,也就是近似地求解粒子的运动方程。这种理论只适用于研究稀薄等离子体。在一定条件下的稠密等离子体,通过每种粒子轨道的确定,也可对等离子体运动作适当的描写,也能提供稠密等离子体的某些性质。不过,由于稠密等离子体具有很强的集体效应,粒子间耦合得很紧,因此这种理论的局限性很大。
磁流体力学不讨论单个粒子的运动,而是把等离子体当作导电的连续媒质来处理,在流体力学方程中加上电磁作用项,再和麦克斯韦方程组联立,就构成磁流体力学方程组,这是等离子体的宏观理论。它适用于研究稠密等离子体的宏观性质如平衡、宏观稳定性等问题,也适用于研究冷等离子体中的波动问题。然而,由于它不考虑粒子的速度空间分布函数,因此,它无法揭示出波粒相互作用和微观不稳定性等一系列细致和重要的性质。
等离子体按其本性是一个含有大量带电粒子的多粒子体系,所以严格的处理方法就是统计方法,即求出粒子分布函数随时间的演化过程。这种理论就是等离子体动力论,也称为等离子体的微观理论。对于波动和微观不稳定性,动力论采用符拉索夫方程来研究。对于弛豫过程和输运问题,动力论采用福克-普朗克方程。
微观理论可以得到宏观理论所得不到的许多知识。例如在波动问题方面,只有动力论才能导出朗道阻尼。至于微观不稳定性,主要讨论速度空间中偏离平衡态所引起的不稳定性,这类问题是宏观理论无法研究的。从动力论方程出发,可以导出磁流体力学的连续方程、动量方程和能量方程。
(3) 数值计算 现有的理论描述中,磁流体力学、符拉索夫方程、福克-普朗克方程都是非线性偏微分方程,包含很多参量,为了求出解析解,物理模型往往过分简化以至无法精确和全面地包罗各种效应,因此数值计算在等离子体研究中的作用越来越大。另外,由于高温等离子体的实验和诊断都较难进行,所以自70年代以来,发展了一种数值实验的方法。就是在大容量的计算机上,用大量粒子来模拟等离子体的运动,以研究它的宏观和微观不稳定性等问题。这已成为一种有力的研究方法。
发展前景:
自20世纪20年代特别是50年代以来,等离子体物理学已发展成为物理学的一个十分活跃的分支。在实验上,已经建成了包括一批聚变实验装置在内的很多装置,发射了不少科学卫星和空间实验室,从而取得大量的实验数据和观测资料。在理论上,利用粒子轨道理论、磁流体力学和动力论已经阐明等离子体的很多性质和运动规律,还发展了数值实验方法。半个多世纪来的巨大成就,使人们对等离子体的认识大大深化;但是一些已提出多年的问题,特别是一些非线性问题如反常输运等尚未得到完善解决,而对天体和空间的观测的进一步开展,以及受控热核聚变和低温等离子体应用研究的发展,又必定会带来更多新的问题。今后一个相当长的时期内,等离子体物理学将继续取得多方面的进展。
低温等离子体和热等离子体有什么区别 ?
等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态,当外加电压达到击穿电压时,气体分子被电离,产生包括电子、离子、原子和原子团在内的混合体。低温等离子体放电过程中虽然电子温度很高,但重粒子温度很低,整个体系呈现低温状态,所以称为冷等离子体,也叫非平衡态等离子体。低温等离子体中能量的传递大致为:电子从电场中得到能量,通过碰撞将能量转化为分子的内能和动能,获得能量的分子被激发,与此同时,部分分子被电离,这些活化了的粒子相互碰撞从而引起一系列复杂的物理化学反应。因等离子体内富含的大量活性粒子如离子、电子、激发态的原子和分子及自由基等,从而为等离子体技术通过化学反应处理异味物质提供了条件。
低温等离子净化机的净化原理是什么?
1、等离子体是一种聚集态物质,它有别于常识中的“固”、“液”、“气”三态物质,是物质的第四态,其所拥有的高能电子同空气中的分子碰撞时会发生一系列基元物化反应,并在反应过程中产生多种活性自由基和生态氧,即臭氧分解而产生的原子氧。活性自由基可以有效地破坏各种病毒、细菌中的核酸,蛋白质,使其不能进行正常的代谢和生物合成,从而致其死亡;而生态氧能迅速将多种高分子异味气体分解或还原为低分子无害物质;另外,借助等离子体中的离子与物体的凝并作用,可以对小至亚微米级的细微颗粒物进行有效的收集。
2、等离子空气净化器在工作时会产生臭氧,由臭氧分解出生态氧,而臭氧是一种公认的高效空气杀菌剂,达到一定浓度时对人体也有害,不仅有臭味,也可能致癌。我国《室内空气质量标准》规定臭氧的浓度必须小于0.16mg/m3。由于臭氧的不稳定性,存在时间很短,因此可以做到既能持续杀死细菌、病毒,又使空气中的臭氧浓度保持在安全水平对人体无害。