O2的等離子體

1、等離子體和氣體 有很多 相似之處 ，比如：沒有確定形狀和體積，具有流動性，但等離子也 有很多獨(dú)特的性質(zhì)：(1) 帶電的粒子互相之間沒有凈庫倫力的牽引；(2) 導(dǎo)電性能優(yōu)，可利用這一特性進(jìn)行磁場發(fā)電；(3) 粒子之間不存在磁力相吸；(4) 在電離氣體過程中產(chǎn)生熱效應(yīng)。且相比于一般氣體，等離子體組成的粒子間相互作用 也大很多，是具有高位能動能的氣體團(tuán)。等離子體包含三種不一樣的組成微粒： 沒有發(fā)生電離的原子、活性很強(qiáng)的自由電子、帶正 電的離子。高溫等離子體 : 前者 電離程度比較高 ，電離產(chǎn)生的電子和離子溫度也較高，被定義為“高溫等離子體”。 高溫等離子體幾乎能全部電離，各粒子間的溫度相同，整體呈現(xiàn)

2、出熱力學(xué)平 衡的狀態(tài) ，溫度能達(dá)到 5000以上 , 主要用來研究受控?zé)岷朔磻?yīng)；低溫等離子體 (也稱非熱等離子體) : 而后者的 電離程度較輕 ，在放電過程中雖然溫度很高， 但離子溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比電子溫度低 ， 總體形態(tài)呈現(xiàn)出低溫狀態(tài) ，后者非平衡等離子體，其與現(xiàn) 代工業(yè)的生產(chǎn)關(guān)系也很密切， 如提煉冶金技術(shù)， 材料表面的處理所以稱之為 “低溫等離子體” 低溫等離子體電離出的粒子間溫度不全相同， 電子溫度也大大高于離子溫度，整個體系呈 現(xiàn)出于熱力學(xué)非平衡狀態(tài)。我們研究接觸的氣體放電所產(chǎn)生的等離子體都?xì)w類于技術(shù)， 生產(chǎn)臭氧技術(shù)等均采用了等 離子體技術(shù)， 而該項(xiàng)技術(shù)近幾十年在污染物處理方面表現(xiàn)出來的卓越成

3、績與巨大前景更引起 了廣大學(xué)者的關(guān)注，不僅運(yùn)作效率高，而且節(jié)能環(huán)保。低溫等離子放電方法：電暈放電；火花放電；微波放電；輝光放電、 介質(zhì)阻擋放電：絕緣介質(zhì)插入放電空間的一種氣體放電介質(zhì)可以覆蓋在電極上或放置于放電的空間之中。 有多種電極結(jié)構(gòu)的設(shè)計方式， 既可以在放電電極間充滿特定的工作氣體， 用絕緣介質(zhì)將一個或所有電極覆蓋，也可以直接將介質(zhì)放置于放電空間，也有采用填充顆粒狀介質(zhì)的方式，向電極施于足夠大介質(zhì)阻擋放電具有如下特點(diǎn)：（1）可以發(fā)生的氣壓范圍很寬，可以在較大的區(qū)域內(nèi)隨機(jī)形成等離子體區(qū)，所以允許 有較大的氣體流量；（ 2）放電形態(tài)分布于放電空間內(nèi)，穩(wěn)定，無聲，不會局域于某個放電通道上，形成

4、類 似于輝光的狀態(tài)，發(fā)出藍(lán)色的光焰；（ 3）介質(zhì)阻擋放電由大量呈現(xiàn)細(xì)絲狀的快脈沖放電構(gòu)成，放電過程能夠通過改變外界 條件和電源特性來控制，如反應(yīng)時外界壓強(qiáng)、電源壓強(qiáng)、外界溫度、介質(zhì)性能、介質(zhì)安放方 式，簡單易行；（4）介質(zhì)的存在阻斷了擊穿通道的形成，不會形成火花或者電??；（5）適用于化學(xué)反應(yīng)，系統(tǒng)反應(yīng)的氣體從供給的外部電壓中得到能量，由最初的絕緣 狀態(tài)到逐漸放電至最后被擊穿， 氣體的化學(xué)分子被破壞， 化學(xué)鍵裂開， 能電離產(chǎn)生許多活躍 的自由基， 這些自由基又會很快與其它的分子、 原子或其它自由基反應(yīng)生成穩(wěn)定的分子或原 子，整個過程中涉及到很多種化學(xué)反應(yīng)。化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)研究化學(xué)反應(yīng)過程的反應(yīng)速率

5、和反應(yīng)機(jī)理的物理化學(xué)分支學(xué)科， 揭示化學(xué)反應(yīng)機(jī)理， 并 研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)能力之間的關(guān)系， 最終目的是為了控制化學(xué)反應(yīng)過程， 以滿足生產(chǎn)和 科學(xué)技術(shù)的要求。在化學(xué)動力學(xué)的理論基礎(chǔ)上編制數(shù)值模擬程序進(jìn)行求解是研究中經(jīng)常采用的有效手段， 通過化學(xué)動力學(xué)模型可以得到與實(shí)驗(yàn)相符的結(jié)果，對探究處理機(jī)理和預(yù)測處理效果十分有 用。介質(zhì)阻擋放電的主要特征參數(shù) :氣壓強(qiáng)度（ P） 105Pa電場強(qiáng)度（ E） 100Kv/cm電場強(qiáng)度（ E/n ） 100200Td微放電壽命（ t ） 110ns微放電電流通道半徑（ r ）每個微放電中輸運(yùn)的電荷量（ q） 110-9C 電流密度（ j ） 1001000A/c

6、m2 電子密度（ ne ） 10141015cm3 電子平均能量（ Te） 110ev 能量密度（ J ） 10-410-2J/cm3 電離度（） 10-4周圍氣體溫度（ Tg） 300K該反應(yīng)很復(fù)雜，這就需要我們正確擇選合理的化學(xué)反應(yīng)式，建立可靠的反應(yīng)動力學(xué)模型在放電的條件下共生成 4 總活性物質(zhì)1.O32.O(3P)3.O2(1 g)4.O2(1 g)條件：電磁頻率能量密度 RF neutral temperature (中性溫度原子溫度) 100± 40 °C氧氦總壓 600Torr定為大氣壓力的 1/760 倍。氧分壓 to *1017cm產(chǎn)生的物質(zhì)：to *101

7、6 cm-3 O(3P) +O2(1 g) (O+O3=2O2) 30msto *1015 cm-3 O2(1g+)to *1015 cm-3 O3.檢測方法： O 的濃度與 polyimide 的蝕刻率有關(guān)O3 紫外線吸收光譜測其濃度5. O2(1 g) O2(1 g) O(3P) 用發(fā)射光譜來測其濃度變化相對于不同的進(jìn)口氧分壓，流動距離55mm,是一個穩(wěn)定的數(shù)值。都有很快的增加。到達(dá)一個新的穩(wěn)態(tài)。得知：臭氧的生成與該反應(yīng)有關(guān)。托， 120 度 cm3 時間與各活性組分間關(guān)系10 后 *1017cm-3 穩(wěn)態(tài) O2*1015cm-3 O等價于 2%O2*1015cm-3 O2( ) 等價于 %O2*1015cm-3 O2()*1015cm-3 O3放電后 O+O2=O3 (5*1015cm-3 )3ms后 O ( *1015cm-3 ) 大量活性物質(zhì)很快衰退.O , O2 (1 g) , O2 (1 a g+) , O3O , O2(1 g) , O2 (1a g+) , O3 反應(yīng)動力學(xué)分析7 式子需要考慮：R1，R2，R3（消耗氧原子并占用大部分臭氧）R8 （亞穩(wěn)態(tài) O+O3=基態(tài) O2）R11 R13 R14O 的濃度與 polyimide的蝕刻率有關(guān) :O 是主要的活性物質(zhì)數(shù)值模擬方法：, 常用于對燃CHEM