O2的等离子体

等离子体和气体 有很多相似之 处，比如：没有确定形状和体 积，具有流动性，但等离子也时间：2021.03.07创作：欧阳德有很多独特的性质：(1) 带电的粒子互相之间没有净库伦力的牵引；(2) 导电性能优，可利用这一特性进行磁场发电；(3) 粒子之间不存在磁力相吸；(4) 在电离气体过程中产生热效应且相比于一般 气体，等离子体组成的粒子间相互作用 也大很多，是具有高位能动能的气体团 等离子体包含三种不一样的组成微粒： 没有发生电 离的原子、活性很强的自由电子、带正电的离子 高温等离子体:前者电离程度比较高，电离产生的电 子和离子温 度也较高，被 定义为 “高温等离子 体”高温等离子体几乎能全部电离，各粒子间的 温度相同，整体呈现出热力学平衡的状态 ，温度能 达到5000°C以上，主要用来研究受控热核反应； 低温等离子体(也称非热等离子体):而后者的电离 程度较轻，在放电过程中虽然温度很高，但 离子温 度远远比电子温度低，总体形态呈现出低温状态， 后者非平衡等离子体，其与现代工业的生产关系也 很密切，如提炼冶金技术，材料表面的处理所以称 之为“低温等离子体”低温等离子体电离出的粒子间温度不全相同， 电子 温度也大大高于离子温度，整个体系呈现出于热力 学非平衡状态。

我们研究接触的气体放电所产生的等离子体都归 类于技术，生产臭氧技术等均采用了等离子体技 术，而该项技术近几十年在污染物处理方面表现出 来的卓越成绩与巨大前景更引起了广大学者的关 注，不仅运作效率高，而且节能环保低温等离子放电方法：电晕放电；火花放电；微 波放电；辉光放电、 介质阻挡放电：绝缘介质插入放电空间的一种气体 放电介质可以覆盖在电极上或放置于放电的空间之 中有多种电极结构的设计方式，既可以在放电电 极间充满特定的工作气体，用绝缘介质将一个或所 有电极覆盖，也可以直接将介质放置于放电空间， 也有采用填充颗粒状介质的方式，向电极施于足够 大的交流电压，两电极间的气体迅速被击穿并电离 出大量电子，介质阻挡放电过程便由此开始介质阻挡放电具有如下特点：（1）可以发生的气压范围很宽，可以在较大的 区域内随机形成等离子体区，所以允许有较大的气 体流量；（2）放电形态分布于放电空间内，稳定，无声， 不会局域于某个放电通道上，形成类似于辉光的状 态，发出蓝色的光焰；（3）介质阻挡放电由大量呈现细丝状的快脉冲放 电构成，放电过程能够通过改变外界条件和电源特 性来控制，如反应时外界压强、电源压强、外界温 度、介质性能、介质安放方式，简单易行；（4）介质的存在阻断了击穿通道的形成，不会形成火花或者电弧；（5）适用于化学反应，系统反应的气体从供给 的外部电压中得到能量，由最初的绝缘状态到逐渐 放电至最后被击穿，气体的化学分子被破坏，化学 键裂开，能电离产生许多活跃的自由基，这些自由 基又会很快与其它的分子、原子或其它自由基反应 生成稳定的分子或原子，整个过程中涉及到很多种 化学反应。

化学反应动力学研究化学反应过程的反应速率和反应机理的物理 化学分支学科，揭示化学反应机理，并研究物质的 结构和反应能力之间的关系，最终目的是为了控制 化学反应过程，以满足生产和科学技术的要求在化学动力学的理论基础上编制数值模拟程序进 行求解是研究中经常采用的有效手段，通过化学动 力学模型可以得到与实验相符的结果，对探究处理 机理和预测处理效果十分有用介质阻挡放电的主要特征参数:气压强度（P） 10A5Pa电场强度（E） 0.1~100Kv/cm电场强度（E/n） 100〜200Td微放电寿命⑴1〜10ns微放电电流通道半径（r） 0.1〜0.2mm每个微放电中输运的电荷量（q） 1〜1029C电流密度 j 100〜1000A/cm2电子密度（ne） 1014〜1015cm3电子平均能量（Te） 1〜10ev能量密度 J) 10-4〜10-2J/cm3电离度(X) 10-4周围气体温度(Tg) 300K该反应很复杂，这就需要我们正确择选合理的化学反应式，建立可靠的反应动力学模型在放电的条件下共生成4总活性物质1.O32.O (3P)3O2(1Ag)4,O2(1!g))条件：电磁频率能量密度RF 6.1-30.5W/cm3 neutral temperature (中性温度？原子温度？) 100± 40 C氧氦总压600Torr原本的1 Torr是指“将幼细直管内的水银顶高一毫 米之压力”，而正常之大气压力可以将水银升高760 mm，故此将ITorr定为大气压力的1/760 倍。

氧分压(0.5 to 5.0)*10A17cm-3产生的物质：(0.2 to 1.0)*10A16 cm-3 O(3P) +02(1△g) 0.5ms(O+O3=2O2) 30ms(0.2 to 2.0)*102 5 cm-3 O2(1!g+)0.1ms(0.1 to 4.0) *10Al5cm-3 O3.检测方法：O的浓度与polyimide的蚀刻率有关O3 紫外线吸收光谱测其浓度Twng ft al.Pinhole PlnHi&JeFigure 2・ Din目am of ike appaistus u&ed 血(a) udoe-revived UV absorption and epical emiEsion gpectr阴copy： saA. Cb〕tim£-饋曰aged infiaieil emission ipectroacop^7 m±«it innifeience fixmi background emiTcm from flue .5. O2(1!g) O2(1^g) O(3P)用发射光谱来测其浓度变化相对于不同的进口氧分压，流动距离55mm，是一个稳定的数值都有很快的增加。

到达一个新的稳 态得知：臭氧的生成与该反应有关6.0托，120度24.4W/cm3时间与各活性组分间 关系10p后 1.3*10A17cm-3 稳态 O26.0*10A15cm-3 O 等价于 2%O25.0*10A15cm-3 02仏)等价于 3.5%O21.0*10Al5cm-3 O2(I)2.5*10A15cm-3 O3放电后 O+O2=O3 (5*10A15cm-3)3ms后 O (1.0*1025cm-3)大量活性物质很快衰退O PRF1.9, O2 (10g) PRF0.8, O2 (1ag+)PRF1.5, O3 PRF-0.2.O PO20.6, O2(l0g) PO20.5, O2 (1°g+)PO2-0.2, O3 PO21.5.反应动力学分析7式子需要考虑：R1, R2, R3(消耗氧原子并占用大部分臭氧)R8 (亚稳态O+03=基态O2)R11 R13 R14O的浓度与polyimide的蚀刻率有关：O是主要的 活性物质数值模拟方法：CHEMKIN 是美国国家实验室开发的一组非常强大 的求解复杂化学反应问题的软件包,常用于对燃烧过 程、催化过程、化学气相沉积、等离子体及其他化 学反应的模拟.3 个核心程序模块：气相动力学，表面动力学，传 递建模组分反应率方程（mk,为第种物质的质量,k为总的物质数目）时间：2021.03.07创作：欧阳德。