等离子体— plasma 放电击穿后,气体已成为具有一定导 电能力的等离子体,它是一种由离子、电 子及中性原子和原子团组成,而宏观上对 外呈现电中性的物质存在形式 相应于辉光和弧光放电,就有了辉光 放电等离子体和弧光放电等离子体
放电击穿后，气体已成为具有一定导 电能力的等离子体，它是一种由离子、电 子及中性原子和原子团组成，而宏观上对 外呈现电中性的物质存在形式 相应于辉光和弧光放电，就有了辉光 放电等离子体和弧光放电等离子体 等离子体—— plasma
等离子体空度、电子速度与温度 ■典型辉光放电等离子体的粒子密度~1014cm3, 其中,只有约104比例的电子和离子 电子质量小,其电场中的加速快,电子的平均动 能Ee~2eV,相当于电子温度Te=Ee/k~23000K 电子、离子质量差别大,导致离子及中性原子处 于低能态,如300~500K 电子是等离子体中的主要能量携带者 ■电子、离子具有极不相同的速度 电子 =(8k/elm)12~9.5×105m/s Ar离子 约5×102m/s
◼ 典型辉光放电等离子体的粒子密度 1014/cm3 ， 其中，只有约 10-4 比例的电子和离子 ◼ 电子质量小，其电场中的加速快，电子的平均动 能Ee 2eV，相当于电子温度Te =Ee/k 23000K ◼ 电子、离子质量差别大，导致离子及中性原子处 于低能态，如 300500K ◼ 电子是等离子体中的主要能量携带者 ◼ 电子、离子具有极不相同的速度： 电子—— va=(8kTe/m) 1/2 9.5105 m/s Ar离子———— 约5102 m/s 等离子体密度、电子速度与温度
等离子体中电子碰撞参与的主要微观过程 微观过程 表达式 电子与气体分子的弹性碰撞 XY+e→Y+e (使气体分子的动能增加) 电子与气体分子的非弹性碰撞 激发 XY+e→XY*+e 分解 XY+e→X+Y+e 电离 XY+e→XY++2e (使气体分子的内能增加)
等离子体中电子碰撞参与的主要微观过程 微观过程 表达式 电子与气体分子的弹性碰撞 电子与气体分子的非弹性碰撞 激发 分解 电离 XY+eXY+e （使气体分子的动能增加） XY+eXY*+e XY+eX+Y+e XY+e XY++2e （使气体分子的内能增加）
电子的高速度导致产生鞘层电位 电子与离子具有不同速度的一个直接后果是产 生等离子体鞘层以及鞘层电位: 等离子体鞘层:任何位于等离子体中或其附近的 物体的外侧将伴随有正电荷的积累 鞘层电位:相对于等离子体来讲,任何位于等离 子体中或其附近的物体都将自动地处于一个负电 位 鞘层电位可由电子能量分布为k72 麦克斯韦分布的假设求出 e2.3m
◼ 等离子体鞘层：任何位于等离子体中或其附近的 物体的外侧将伴随有正电荷的积累 ◼ 鞘层电位：相对于等离子体来讲，任何位于等离 子体中或其附近的物体都将自动地处于一个负电 位 电子的高速度导致产生鞘层电位 电子与离子具有不同速度的一个直接后果是产 生等离子体鞘层以及鞘层电位： 鞘层电位可由电子能量分布为 麦克斯韦分布的假设求出： 2 1 e e p ) 2.3m m ln( e k T V + =
辉光等离子体鞘层及相应的电位分布 e③i⑥e分 e!@6由 e⊕ e8.o e eve ⑥6 06 +b 近确层区 层表面 A的变化范围不大,约等于电子温度e的46倍,~10V
辉光等离子体鞘层及相应的电位分布 Vp的变化范围不大，约等于电子温度Te的4-6倍，10V