低溫等離子體
簡介
低溫等離子體放電過程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個體系呈現低溫狀態，所以稱為冷等離子體，也叫非平衡態等離子體。如果電子的溫度和重粒子溫度差不多，則為熱等離子體，或平衡態等離子體。低溫等離子體中能量的傳遞大致為：電子從電場中得到能量，通過碰撞將能量轉化為分子的內能和動能，獲得能量的分子被激發，與此同時，部分分子被電離，這些活化了的粒子相互碰撞從而引起一系列複雜的物理化學反應。因等離子體內富含的大量活性粒子如離子、電子、激發態的原子和分子及自由基等，從而為等離子體技術通過化學反應處理異味物質提供了條件。它是基於放電物理、放電化學、反應工程學的學科之上的交叉學科。近幾十年來，有關等離子體技術的研究非常活躍，為合成新物質、新材料及環境污染治理等提供了一種新技術、新方法和新工藝。低溫等離子體降解污染物是利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用，使污染物分子在極短的時間內發生分解，並發生後續的各種反應以達到降解污染物的目的。但是，無論是哪一種高壓放電技術，都是通過高壓放電的原理，必須充分考慮到爆炸問題，特別是在易燃易爆的化工場合。
評價
冰升溫至0℃會變成水，如繼續使溫度升至100℃，那麼水就會沸騰成為水蒸氣。隨着溫度的上升，物質的存在狀態一般會呈現出固態→液態→氣態三種物態的轉化過程，我們把這三種基本形態稱為物質的三態。那麼對於氣態物質，溫度升至幾千度時，將會有什麼新變化呢? 由於物質分子熱運動加劇，相互間的碰撞就會使氣體分子產生電離，這樣物質就變成由自由運動並相互作用的正離子和電子組成的混合物。我們把物質的這種存在狀態稱為物質的第四態，即等離子體(plasma)。因為電離過程中正離子和電子總是成對出現，所以等離子體中正離子和電子的總數大致相等，總體來看為準電中性。反過來，我們可以把等離子體定義為：正離子和電子的密度大致相等的電離氣體輝光放電屬於低氣壓放電(low pressure discharge)，工作壓力一般都低於10mbar，其構造是在封閉的容器內放置兩個平行的電極板，利用電子將中性原子和分子激發，當粒子由激發態(excited state)降回至基態(ground state)時會以光的形式釋放出能量。電源可以為直流電源也可以是交流電源。每種氣體都有其典型的輝光放電顏色(如下表所示)，熒光燈的發光即為輝光放電。因此，實驗時若發現等離子的顏色有誤，通常代表氣體的純度有問題，一般為漏氣所至。輝光放電是化學等離子體實驗的重要工具，但因其受低氣壓的限制，工業應用難於連續化生產且應用成本高昂，而無法廣泛應用於工業製造中。到2013年止的應用範圍僅局限於實驗室、燈光照明產品和半導體工業等。[1]