(ii)振荡周期可看作是等离子体存在的时间尺寸下限这就是说，作为等离子体，其存在时间必须足够长，以便使大量带电粒子间有充分的相互作用时间，来消除由偶然发生的涨落所造成的影响。换句话说，只有当其存在的持续时t》p时，它才能成为具备自己特有性质和行为的等离子体。反之，如果一个带电粒子系的存在时间t<の，，则该体系的性质将会依赖于所含粒子涨落造成的偶然状态。那么便会是变化多端的，当然也就不可能具有等离子体应有的典型性质和运动规律。于是，等离子体必须满足的这一时间特征尺度可简单记为top"》1与讨论空间特征尺度时相仿，这里把振荡周期的物理意义列为几条，也是从不同角度说明同一个问题。不过，这里描述的是等离子体的时间特征1.4.3等离子体判据通过以上分析，使我们有可能更确切地来定义准中性条件和完善等离子体判据。当L》入p和tの>成立时，即在空间线度大于入p和持续时间长于の，的条件下，实际上也就确定了带电粒子密度的一个限度，即N》1至此，可以把等离子体判据归纳为以下三条：L》 ΛDto, 》1Np》 1综上所述，满足过些条件的电离气体方可称为等离子体。否则，虽然体系中也有一些气体分子电离，但那只不过是彼此互不相关的各个部分的简单堆积，而不具备作为物质第四态的典型性质和特征，因而仍然属于气体。1.5等离子体辐射辐射就是电磁波。等离子体辐射便是指等离子体发射电磁波的过程。本节拟简要介绍等离子体中的辐射现象，对等离子体化学的应用意义及儿种主要辐射过程。1.5.1等离子体中的辐射及应用意义自然界和实验室的等离子体大多是发光的，诸如闪电、极光、霓虹灯、电弧等。除发射可见光外，还会有紫外线和射线，其本质都属于电磁波。等离子体辐射的主要来源是等离子体中粒子运动状态的变化。尤其是电子，运动形式更加多种多样。除束缚态电子外，还存在着动能可以连续变化的自由电子。当其跟别的粒子发生碰撞或受外磁场影响时便会改变运动状态，同时伴随能量状态的变化而发生辐射跃迁。这种由于粒子自身运动状态变化而产生的辐射称为自生辐射。等离子体辐射的另一个来源是等离子体的集体运动一等离子体波。在非平衡等离子体中，往往有一些等离子体波通过与非平衡态粒子的共振相互作用而迅速获得能量，使波能达到相当高的能量水平。其中的电磁波也可传出等离子体而成为电磁辐射。由这种机制产生的辐射叫做感生辐射。自生辐射是等离子体中普遍存在的辐射现象，且一般辐射强度比较大。因此，通常对自生辐射更感兴趣。8
(iii)振荡周期可看作是等离子体存在的时间尺寸下限 以便使大量带电粒子间有充分的相互作用时间, 来 消除由偶然发生的涨落所造成的影响 这就是说, 作为等离子体, 其存在时间必须足够长, 换句话说, 只有当其存在的持续时τ ω -1时, 它才能成为具备自己 特有性质和行为的等离子体 p p -1 离子 于是, 等 反之, 如果一个带电粒子系的存在时间τ<ω , 则该体系的性质将会依赖于所 含粒子涨落造成的偶然状态 那么便会是变化多端的, 当然也就不可能具有等 体应有的典型性质和运 动规律 离子体必须满足的这一时间特征尺度可简单记为 τωp -1 1 与讨论空间特征尺度时相仿, 这里把振荡周期的物理意义列 为几条, 也是从不同角度说明同一个问题 不过, 这里描述的是等离子体的时间特征 .4.3 等离子体判据 们有可能更确切地来定义准中性条件和完善等离子体判据 1 通过以上分析, 使我 当L λD和τωp>l成立时, 即在空间线度大于λ 和持续时间长于ω D p -1的条件下, 实际上也就确定了带电粒子密度的一个限度, 即 ND 1 至此, 可以把等离子体判据归纳为以下三条: L λD τωp 1 ND l 综上所述, 满足过些条件的电离气体方可称为等离子体 否则, 虽然体系中也有一些气体分子电离, 但那 只不过是彼此互不相关的各个部分的简单堆积, 而不具备作为物质第四态的典型性质和特征, 因而仍然属 于气体 1.5 等离子体辐射 辐射就是电磁波 等离子体辐射便是指等离子体发射电磁波的过程 本节拟简要介绍等离子体中的辐射 现象, 对等离子体化学的应用意义及几种主要辐射过程 发光的, 诸如闪电 1.5. 1等离子体中的辐射及应用意义 自然界和实验室的等离子体大多是 极光 霓虹灯 电弧等 除发射可见光外, 还会 有紫外线和x射线,其本质都属于电磁波 等离子体辐射的主要来源是等离子体中粒子运动状态的变化 尤其是电子, 运动形式更加多种多样 除 束缚态电子外, 还存在着动能可以连续变化的自由电子 当其跟别的粒子发生碰撞或受外磁场影响时便会 改变运动状态, 同时伴随能量状态的变化而发生辐射跃迁 这种由于粒子自身运动状态变化而产生的辐射 称为自生辐射 等离子体辐射的另一个来源是等离子体的集体运动—等离子体波 在非平衡等离子体中, 往往有一些等 离子体波通过与非平衡态粒子的共振相互作用而迅速获得能量, 使波能达到相当高的能量水平 其中的电 磁波也可传出等离子体而成为电磁辐射 由这种机制产生的辐射叫做感生辐射 自生辐射是等离子体中普 遍存在的辐射现象 且一般辐射强度比较大 因此, 通常对自生辐射更感兴趣 8
对等离子体辐射的研究是非常重要的，主要有两个方面的意义。其一，辐射会释放能量。从等离子体物理的角度来看，这会造成等离子体的能量损耗，若需提高等离子体温度或研究等离子体的能量输运过程时必须加以考虑。而如果从等离子体化学的角度来看到，辐射所释放的能量则可有效地用来激活反应体系。如等离子体引发聚合就是这样。研究等离子体辐射的另一个意义是，由于等离子体辐射携带着大量的等离子体内部信息，通过对辐射频率、辐射强度、偏振状态的研究或进行时间分析，可以对等离子体密度、温度及电磁状态等进行诊断。还可以获得有关化学反应过程的宝贵信息，用作反应过程的实时监测等。1.5.2几种主要的辐射过程(1)激发辐射在受激原子中，处于高激发态的电子跃迁到低激发态或基态时，所发出的辐射称为激发辐射。由于在辐射跃迁前后电子均处于束缚态，故这种辐射又叫做束缚一束缚辐射。如图1.8（a）所示。激发辐射的辐射频率由跃迁前后两能级间的能级差决定，hv=En-Em=AE式(1.47)表明了产生激发辐射时辐射频率与能级差之间所应满足的关系，而并不说明跃迁是否真地发生。量子力学证明，能级间的跃迁需要满足一定的规则，称为选择定则。但需指出，选择定则一般具有相对的和近似的性质。它们对应着一定的理论前提和实验范围，超出这些前提和范围，选择定则可能无效。即便如此，自由电子秋志电离能FF激发能级E基态(b)(a)(c)图1.8由于电子状态交化而产生的电磁辐射的种类（a）束缚～束缚跃迁：（6）自由～束缚跃迁：（c）自由～自由跃迁选择定则仍具有重要价值，因为那些违背定则的禁戒跃迁即使发生，其几率往往也是很小的(2)复合辐射当一个自由电子被离子俘获复合成低价态的离子或中性粒子时，发射电磁波的过程称为复合辐射。在复合辐射跃迁过程中电子从自由状态交成束缚态，因此也叫做自由-束缚辐射。如图1.8(b)所示。具辐射频率应由下式决定hv= 6e+ (E;-Em)式中，是复合之前自由电子的动能，E为电离能，E为复合后该电子所处的能级。在低温等离子体中，随看电离度的增加，复合辐射的成份增加。(3)韧致辐射等离子体中的带电粒子由于受其他粒子静电势场的作用而发生速度变化时，伴随动能变化发出的电磁辐9
对等离子体辐射的研究是非常重要的, 主要有两个方面的意义 其一, 辐射会释放能量 从等离子体物 理的角度来看, 这会造成等离子体的能量损耗, 若需提高等离子体温度或研究等离子体的能量输运过程时 必须加以考虑 而如果从等离子体化学的角度来看到, 辐射所释放的能量则可有效地用来激活反应体系 如等离子体引发聚合就是这样 研究等离子体辐射的另一个意义是, 由于等离子体辐射携带着大量的等离 子体内部信息, 通过对辐射频率 辐射强度 偏振状态的研究或进行时间分析, 可以对等离子体密度 温 度及电磁状态等进行诊断 还可以获得有关化学反应过程的宝贵信息, 用作反应过程的实时监测等 .5.2 几种主要的辐射过程 处于高激发态的电子跃迁到低激发态或基态时, 所发出的辐射称为激发辐射 1 (1)激发辐射 在受激原子中, 由于在辐 射跃迁前后电子均处于束缚态, 故这种辐射又叫做束缚—束缚辐射 如图1.8(a)所示 时辐射频率与能级差之间所应满足的关系, 而并不说明跃迁是否真地发生 激发辐射的辐射频率由跃迁前后两能级间的能级差决定, hν = En – Em = ∆E 式(l.47)表明了产生激发辐射 量 子力学证明, 能级间的跃迁需要满足一定的规则, 称为选择定则 但需指出, 选择定则一般具有相对的和近 似的性质 它们对应着一定的理论前提和实验范围, 超出这些前提和范围, 选择定则可能无效 即便如此, 选择定则仍具有重要价值 其几率往往也是很小的 子被离子俘获复合成低价态的离子或中性粒子时, 发射电磁波的过程称为复合辐射 , 因为那些违背定则的禁戒跃迁即使发生, (2)复合辐射 当一个自由电 在复 合辐射跃迁过程中电子从自由状态交成束缚态, 因此也叫做自由-束缚辐射 如图1.8(b)所示 具辐射频率 下式决定 (Ei - Em) 子的动能, Ei为电离能, Em为复合后该电子所处的能级 应由 hν = εe + 式中, εe是复合之前自由电 在低温等离子体中, 随着 电离度的增加,复合辐射的成份增加 (3) 带电粒子由于受其他粒子静电势场的作用而发生速度变化时, 伴随动能变化发出的电磁辐 轫致辐射 等离子体中的 9
射称为致辐射。在等离子体中电子速度远大于离子速度，因此致辐射主要是由电子产生的。当自由电子经过正离子附近时，因受离子电场的作用使电子的惯性运动受阻，失掉能量而发出物致辐射。电子在辐射后仍是自由的，只是动能减小而己，因此也叫做自由一自由辐射。其辐射频率由下式给出hv=Ge-6式中，6e,6e分别为辐射前后自由电子的动能，且s>se。在高温等离子体中，物致辐射是主要的辐射形式。1.6等离子体的主要发生方法1.6.1气体放电法(U)常用的电场类型按所加电场的颜率不同，气体放电可分为直流放电、低频放电、高频放电、微波放电等多种类型。就等离子体化学领域而言，直流（DC)放电因其简单易行，特别是对工业装置来说可以施加很大的功率至今仍被采用。低频放电的频率范围一般为1～100kHz.在实际工作中用得不多。自目前，在实验装置和工艺设备中用得最多的莫过于高频放电装置。其频率范围为10～100MHz。由于这属于无线电波频谱范围，故又称为射频放电(Radiofrequencydischarge)，略称RF放电，最常用的频率为13.56MHz。当所用电场的频率超过IGHz时，属于微波放电(Microwavedischarge），略称MW放电。常用的微波放电频率为2450MHz。由于微波放电能导致电子回旋共振，增加放电频率，有利于提高工艺质量，因此在应用上明显地呈发展趋势。(2)主要放电形式气体放电的形式和特点与放电条件有关。以下借直流放电过程介绍几种主要放电形式101010H.10O10(Y))10to10D101010200.6004003501000V(V)图3.2典型的气体放电伏安特性上图为氛气在相距50cm，直径为2cm的圆板电极间，于1.33X10°Pa气压条件下放电过程的伏安特住曲线。图中附有测量此伏安特性的线路示意图。回路中串接着可调式直流高压电源Ea、放电管和限流电阻R。显然，放电管的极间电压V=Ea-RI。其中I为放电电流，极间电压V也叫做管压降。由图中伏安特性可见，当电极间开始加电压时电流随电压的增加而增大，但电流值极小，一般低于10-14A。这是由于在通常情况下气体内所含自由电荷极少的缘故。对普通气体来说，虽然因字宙射线或其10
射称为轫致辐射 在等离子体中电子速度远大于离子速度, 因此轫致辐射主要是由电子产生的 当自由电 子经过正离子附近时, 因受离子电场的作用使电子的惯性运动受阻, 失掉能量而发出轫致辐射 电子在辐 射后仍是自由的, 只是动能减小而己, 因此也叫做自由一自由辐射 其辐射频率由下式给出 hν = εe - εe‘ 式中, εe, εe’分别为辐射前后自由电子的动能, 且εe> εe’ 在高温等离子体中, 轫致辐射是主要的辐射形式 1.6 体的主要发生方法 1.6.1 气体放电法 (l)常用的电场类型 按所加电场的颜率不同, 气体放电可分为直流放电 等离子 低频放电 高频放电 微波放电等多种类型 就等离子体化学领域而言, 直流(DC)放电因其简单易行, 特别是对工业装置来说可以施加很大的功率至 今仍被采用 低频放电的频率范围一般为1 100kHz, 在实际工作中用得不多 目前, 在实验装置和工艺设 备中用得最多的莫过于高频放电装置 其频率范围为10 100MHz 由于这属于无线电波频谱范围, 故又称 为射频放电(Radio frequency discharge), 略称RF放电, 最常用的频率为13.56MHz 当所用电场的频率超过 lGHz时, 属于微波放电(Microwave discharge), 略称MW放电 常用的微波放电频率为2450MHz 由于微波 放电能导致电子回旋共振, 增加放电频率, 有利于提高工艺质量, 因此在应用上明显地呈发展趋势 (2)主要放电形式 气体放电的形式和特点与放电条件有关 以下借直流放电过程介绍几种主要放电形式 上图为氖气在相距50cm, 直径为2cm的圆板电极间, 于1.33 102 Pa气压条件下放电过程的伏安特住曲线 图中附有测量此伏安特性的线路示意图 回路中串接着可调式直流高压电源Ea 放电管和限流电阻R 显 然, 放电管的极间电压V= Ea-RI 其中I为放电电流, 极间电压V也叫做管压降 由图中伏安特性可见, 当电极间开始加电压时电流随电压的增加而增大, 但电流值极小, 一般低于 10-14A 这是由于在通常情况下气体内所含自由电荷极少的缘故 对普通气体来说, 虽然因字宙射线或其 10
他外界辐照源的作用总会有气体粒子发生电离，但电离度极小。因此加极间电压时只能形成微弱电流，电流值随着外界电离剂作用的强弱而变化，是随机电流脉冲。当电压升至能使产生的所有荷电粒子全部到达两极时达到饱和电流值，这时即使继续升高电压，电流也不再上升，与此对应的是伏安特性上出现电流平台。此后随着伏安特性的继续变化，即可按放电中占主导地位的基本过程及放电时的特有现象对气体放电形式作如下分类。i)汤生放电。在图中伏安特性曲线上，当越过饱和电流区继续升高电压时电流按指数关系再度增加。这表明除外界电离剂引起的初始电离外，又有新的电离机制。但这时虽然极间电压较高放电电流却依然很小，放电管内也不发光。当电压升到某个临界值时，气体被“击穿”，也叫“着火”。该点对应的电压称为气体击穿电压VB或着火电压。此时由于气体绝缘破坏，电流急骤上升，一跃增大几个数量级。这种现象表明，又有造成大量自由电荷的新过程出现。汤生最旱对这一放电过程进行了理论解析，故称之为汤生放电。实验研究表明，在气体击穿之前放电必须靠外部电离剂来维持。如果把外部电离剂撤除放电也就停止了，故这种放电又叫做非自持放电。但在气体击穿之后，即使撤去外界电离剂放电也能靠自身内部的电离机制来维持，叫做自持放电。图中曲线D段对应的电流称为自持电流。i)电晕放电。由子气体击穿后绝缘破坏，内阻降低，当迅速越过自持电流区后便立即出现极间电压减小的现象，并同时在电极周围产生昏暗辉光，称为电晕放电。对应着图中曲线E段。i)辉光放电.越过电晕放电区后，若限流电阻R选择得当，继续增加放电功率时放电电流将不断上升。同时辉光逐渐扩展到两电极之间的整个放电空间，发光也越来越明亮，叫做辉光放电。按其状态，辉光放电又可分为三个不同阶段，即前期辉光、正常辉光和异常辉光。图中伏安特性的G段对应的是正常辉光放电。其特点是放电电流随输入功率的增大而增加，但极间电压几乎保持不变且明显低于着火电压。在此之前，由电晕放电到正常辉光之间的过渡区叫做前期辉光。而在正常辉光之后，即图中伏安特性呈急骤上升态势的H段为异常辉光放电，辉光放电是一种稳定的自持放电，是低温等离子体化学领域广泛采用的放电形式。iv）弧光放电。若进一步增加升常辉光放电的电流，当其达到一定值时伏安特性会突然“急转直下”。管压降陡降而放电电流大增，这表明放电机制发生了质的变化，也就从辉光放电过渡到弧光放电了弧光放电也是一种稳定的放电形式。其主要特点是阴极发射电子的机理与辉光放电不同，可能是热发射或扬致发射，管压降很低，只有数十伏，而放电电流很大，可以从0.1A到数kA。同时电极间整个弧区发出很强的光和热。所发生的等离子体称为电孤等离子体，属于热等离子体，在高温等离子体化学领域有着广泛而重要的应用。气压p、电流密度间的大致相依关系，一般来说，在低气压、强电场条件下，电流密度小时易产生辉光放电，电流密度增大到一定值后过渡到弧光放电。在一个大气压或更高气压条件下，则往往不经辉光放电而直接从电晕放电过渡到弧光放电。(3）电场和气压对等离子体的影响11
他外界辐照源的作用总会有气体粒子发生电离,但电离度极小 因此加极间电压时只能形成微弱电流, 电流 值随着外界电离剂作用的强弱而变化, 是随机电流脉冲 当电压升至能使产生的所有荷电粒子全部到达两 极时达到饱和电流值, 这时即使继续升高电压, 电流也不再上升, 与此对应的是伏安特性上出现电流平台 此后随着伏安特性的继续变化, 即可按放电中占主导地位的基本过程及放电时的特有现象对气体放电形式 作如下分类 i)汤生放电 在图中伏安特性曲线上, 当越过饱和电流区继续升高电压时电流按指数关系再度增加 这 表明除外界电离剂引起的初始电离外, 又有新的电离机制 但这时虽然极间电压较高放电电流却依然很小 放电管内也不发光 当电压升到某个临界值时, 气体被 穿 , 也叫 着火 该点对应的电压称为气 体击穿电压VB或着火电压 此时由于气体绝缘破坏, 电流急骤上升, 一跃增大几个数量级 这种现象表明, 又有造成大量自由电荷的新过程出现 汤生最旱对这一放电过程进行了理论解析, 故称之为汤生放电 击 实验研究表明, 在气体击穿之前放电必须靠外部电离剂来维持 如果把外部电离剂撤除放电也就停止了, 故这种放电又叫做非自持放电 但在气体击穿之后, 即使撤去外界电离剂放电也能靠自身内部的电离机制 来维持, 叫做自持放电 图中曲线D段对应的电流称为自持电流 ii)电晕放电 由子气体击穿后绝缘破坏, 内阻降低, 当迅速越过自持电流区后便立即出现极间电压减小 的现象, 并同时在电极周围产生昏暗辉光, 称为电晕放电 对应着图中曲线E段 iii)辉光放电. 越过电晕放电区后, 若限流电阻R选择得当, 继续增加放电功率时放电电流将不断上升 同 时辉光逐渐扩展到两电极之间的整个放电空间, 发光也越来越明亮,叫做辉光放电 按其状态, 辉光放电又 可分为三个不同阶段, 即前期辉光 正常辉光和异常辉光 图中伏安特性的G段对应的是正常辉光放电 其特点是放电电流随输入功率的增大而增加, 但极间电压 几乎保持不变且明显低于着火电压 在此之前, 由电晕放电到正常辉光之间的过渡区叫做前期辉光 而在 正常辉光之后, 即图中伏安特性呈急骤上升态势的H段为异常辉光放电, 辉光放电是一种稳定的自持放电, 是低温等离子体化学领域广泛采用的放电形式 iv) 弧光放电 若进一步增加升常辉光放电的电流, 当其达到一定值时伏安特性会突然 急转直下 管压降陡降而放电电流大增, 这表明放电机制发生了质的变化, 也就从辉光放电过渡到弧光放电了 弧光放电也是一种稳定的放电形式 其主要特点是阴极发射电子的机理与辉光放电不同, 可能是热发射 或扬致发射, 管压降很低, 只有数十伏, 而放电电流很大, 可以从0.1A到数kA 同时电极间整个弧区发出很 强的光和热 所发生的等离子体称为电孤等离子体, 属于热等离子体, 在高温等离子体化学领域有着广泛 而重要的应用 气压p 电流密度间的大致相依关系, 一般来说, 在低气压 强电场条件下, 电流密度小时 易产生辉光放电, 电流密度增大到一定值后过渡到弧光放电 在一个大气压或更高气压条件下, 则往往不 经辉光放电而直接从电晕放电过渡到弧光放电 (3) 电场和气压对等离子体的影响 11
弧光等离子体辉光等离子体电晕等离子体P/E3.3等离子体类型与P/E的依赖关系电场强度和气压，这三个可操作的宏观参量是影响放电的关键性因素。上图反映了气体放电等离子体的类型与电场强度E、气压p、电流密度间的大致相依关系，一般来说，在低气压、强电场条件下，电流密度小时易产生辉光放电，电流密度增大到一定值后过渡到弧光放电。如一个大气压或更高气压条件下，则往往不经辉光放电而直接从电晕放电过渡到弧光放电。1.6.2射线辐照法利用各种射线或粒子束辐照使气体电离也能发生等离子体。具体有以下几种(1)利用放射性同位素发出的α，β，射线α粒子实际上是氢核He，因此α射线引起的气体电离相当于高速正离于的碰撞电离，A+α→A++e+α碰撞前后α粒子的能量有变化。但一般股α射线的能量不是太高，往往只导致局部离子化。β射线是一束高能电子流，它所引起的电离相当于高速电子的碰撞电离。但因碰撞作用时间太短，所以电离能力较低。射线具有极高的能量，在气体中的穿透能力很强，对气体的电离作用十分显著。可以在辐照空间引起均匀离子化。1.6.3光电离法当入射光子的能量hU大于某种原子或分子的电离能Ei时，即hv≥E，便能发生光电离。A+hv→A*+e显然，与电离能对应的入射光波长入为其波长值。碱金属的第一电离势特别小，用近紫外光源，如低压水银灯照射就能电离。但大多数元素的第一电离势约为610eV，对分子而言多在10eV左右，因而需用远紫外到软X射线范围，即真空紫外光才行。但以前适合此波长范围的光源和窗材甚少，因此对某些分子来说采用光电离曾经是比较困难的。激光等离子体，本质上说来，激光辐射电离与光电离法一样也是籍光子能量发生等离子体的。但因其电离机制和所得结果与普通光电离法有所不同，故此可单列一类。激光辐射电离的机制比普通光电离复杂得多，不仅有单光子电离机制还有多光子电离和级联电离机制。因此，连红外和可见波段的激光辐射也都能用来使气体击穿。多光子电离的机制是原子或分子同时吸收许多个光子，只要这些光子的能量之和等于或大于电离能，12
电场强度和气压 这二个可操作的宏观参量是影响放电的关键性因素 上图反映了气体放电等离子体的 类型与电场强度E 气压p 电流密度间的大致相依关系 一般来说 在低气压 强电场条件下 电流密度 小时易产生辉光放电 电流密度增大到一定值后过渡到弧光放电 如一个大气压或更高气压条件下 则往 往不经辉光放电而直接从电晕放电过渡到弧光放电 1.6.2 射线辐照法 利用各种射线或粒子束辐照使气体电离也能发生等离子体 具体有以下几种 (1)利用放射性同位素发出的α β γ射线 α粒子实际上是氦核He++, 因此α射线引起的气体电离相当于高速正离于的碰撞电离, A+α → A+ + e + α 碰撞前后α粒子的能量有变化 但一般α射线的能量不是太高, 往往只导致局部离子化 β射线是一束高能电子流, 它所引起的电离相当于高速电子的碰撞电离 但因碰撞作用时间太短, 所以 电离能力较低 γ射线具有极高的能量, 在气体中的穿透能力很强, 对气体的电离作用十分显著 可以在 辐照空间引起均匀离子化 1.6.3 光电离法 当入射光子的能量hU大于某种原子或分子的电离能Ei时,即hν Ei, 便能发生光电离 A + hν → A+ + e 显然, 与电离能对应的入射光波长λi为其波长阈值 碱金属的第一电离势特别小, 用近紫外光源, 如低压 水银灯照射就能电离 但大多数元素的第一电离势约为6 10eV, 对分子而言多在10eV左右, 因而需用远紫 外到软X射线范围, 即真空紫外光才行 但以前适合此波长范围的光源和窗材甚少, 因此对某些分子来说采 用光电离曾经是比较困难的 激光等离子体, 本质上说来, 激光辐射电离与光电离法一样也是藉光子能量发生等离子体的 但因其电 离机制和所得结果与普通光电离法有所不同, 故此可单列一类 激光辐射电离的机制比普通光电离复杂得 多, 不仅有单光子电离机制还有多光子电离和级联电离机制 因此, 连红外和可见波段的激光辐射也都能 用来使气体击穿 多光子电离的机制是原子或分子同时吸收许多个光子, 只要这些光子的能量之和等于或大于电离能, 12