微等离子体
物理学术语
微等离子体是被限制在一个有限的空间范围内 (尺度为毫米量级甚至更低 )的等离子体,兼具了常规等离子体的一些特性,但由于放电尺寸缩小到毫米量级甚至更低,使得微放电等离子体通常能够运行在大气压条件下。
分类
基带诱导微等离子体
由一块介质板, 一根带状电极,一块接地平板电极,以及产生等离子体的放电间隙组成。 放电间距一般为 0 . 2~ 0 . 5mm。 2. 45GH z的微波通过一根同轴电缆由 S MA接头导入。
微波带技术的使用不仅可以将微波精确指向间隙区, 同时也减少了不必要的外空间辐射损失, 有利于耦合效率的提高,从而获得高密度等离子体。
容性耦合微等离子体
容性耦合等离子体放电(又称 E 模式放电),是通过匹配器和隔直电容, 将13.56MHz的射频功率施加到两块平行平板电极上,使石英板中宽度为200~500um 的矩形沟槽内的He放电形成等离子体,放电功耗在5~25W 之间。
感应耦合微等离子体
感应耦合等离子体放电(又称 H模式放电 )的原理主要是将射频电流经由匹配电路传输给感应线圈,线圈通过感应形成感应电场,从而激发并维持等离子体。
感应耦合微等离子体系统是无电极放电,可以长时间操作而不发生任何损害,但该系统通常需要运行在低于1torr的环境下工作, 因而限制了其应用。
介质阻挡微等离子体
介质阻挡放电也被称为无声放电,通常由两个平行电极组成,其中至少有一个电极表面覆盖有电介质,当两极间加上交流高压或脉冲时,两极间的气体被击穿发生介质阻挡放电。
介质阻挡放电是低温等离子体,可以在大气压下低功耗、低气体消耗下操作,在发展便携式小型仪器方面有得天独厚的优势。
毛细管微等离子体
电介质毛细管覆盖在一个电极表面或同时覆盖在两个电极表面,毛细管的直径从 0 . 01~ 1mm不等, 长度-直径比值从 10: 1到 1 : 1 。在高气压下放电时,毛细管末端产生高强度等离子体射流,形成等离子体电极。
频率对毛细管放电有着很大的影响,该频率值与长度-直径比值和工作气体有很大关联,毛细管放电有很好的均匀性。
微空心阴极微等离子体
微空心阴极采用细圆筒空心电极为阴极,空心阴极的孔径尺寸为亚毫米量级。在微空心阴极放电过程中, 双极场势阱的束缚使得大部分电子被约束在放电腔中,寿命得以延长, 这有利于增加背景气体的电离,提高等离子体密度。
该结构也称“微腔放电”或“微结构点击放电”。
优势
1. 无需常规等离子体使用的真空系统,不仅节省成本,也省去了大量的真空获取时间
2. 微等离子体气体消耗和能量耗费低,因此操作费用低,容易开发价格低廉的仪器
3. 微等离子体放电同样遵循帕邢定律,因此运行在大气压条件下的微等离子体装置轻巧、便携
4. 与常规等离子体相比,微等离子体有更高的等离子体密度和更好的稳定性
应用
微等离子体的应用十分广泛,涵盖了各行各业。
参考资料
最新修订时间:2023-07-27 07:53
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