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等离子清洗机产生的等离子体温度如何判断高低?

发布时间:2020-08-03   点击次数:105次
   等离子清洗机产生的等离子体温度如何判断高低?
  经常都会有朋友咨询等离子清洗机的等离子体温度问题,主要原因是担心等离子清洗机在处理产品或工件时,因等离子体温度过高损伤材料表面。其实啊,大家感受到的是等离子体的气体温度Tg,而等离子体温度应该包括以下内容:
  从宏观角度来看,温度是物体冷热的程度,而从微观角度,温度是粒子运动的量度,温度越高粒子平均动能越大,反之亦然。等离子体中常直接用粒子的平均能量来表征温度,当一个电子(荷电量为1.6×10-19库仑)在电场中通过电位差为1伏特区间时,电子从电场中获得的能量为W=1eV,1eV=1.6×10-19库仑×1伏特=1.6022×10-19焦耳,1eV对应的温度是11600K(开氏温度;开尔文)。
  等离子主要是通过粒子间碰撞来相互传递能量,达到热力学平衡,但各类粒子之间碰撞几率是不相等的,因而传递能量也是不相等的。一般同类粒子之间碰撞几率比较大,能量传递有效,容易通过碰撞达到平衡状态,它们各自服从麦克斯韦分布具有各自热力学平衡温度,如电子-电子碰撞达到热力学平衡具有一定的温度Te,叫电子温度。离子-离子碰撞达到热力学平衡具有一定温度Ti,叫离子温度,但电子和离子之间由于两者质量相差悬殊,虽然也发生碰撞,但并不一定能达到平衡,所以Te和Ti不一定相同。
  若放电是在接近于大气压的高气压条件下进行,那么电子、离子、中性粒子会通过激烈碰撞而充分交换动能,从而使等离子体达到热平衡状态。
  若电子、离子、中性粒子(中性气体)的温度分别为Te,Ti,Tn,我们把这三种粒子的温度近似相等(Te≈ Ti ≈ Tn)的热平衡等离子体,称为热等离子体(thermal plasma),在实际的热等离子体发生装置中,阴极和阳极间的电弧放电作用使得
  流入的工作气体发生电离,输出的等离子体呈喷射状,可用作等离子体射流(常压射流等离子体plasma jet)、等离子体喷焰(plasma torch)等。
  另一个方面,几百帕以下的低气压等离子体常常处于非热平衡状态,电子在与离子或中性粒子的碰撞过程中几乎不损失能量,所以有Te>>Ti,Ti>>Tn。我们把这样的等离子体称为低温等离子体(冷等离子体cold plasma)。低温等离子体是工业应用中应用广泛的等离子体,常见的就有真空(低压)等离子清洗机。
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