等离子主要是通过粒子间碰撞来相互传递能量,达到热力学平衡,但各类粒子之间碰撞几率是不相等的,因而传递能量也是不相等的。一般同类粒子之间碰撞几率比较大,能量传递最有效,容易通过碰撞达到平衡状态,它们各自服从麦克斯韦分布具有各自热力学平衡温度,如电子-电子碰撞达到热力学平衡具有一定的温度Te,叫电子温度。离子-离子碰撞达到热力学平衡具有一定温度Ti,叫离子温度,但电子和离子之间由于两者质量相差悬殊,虽然也发生碰撞,但并不一定能达到平衡,所以Te和Ti不一定相同。
各种等离子体的密度和温度的关系
若放电是在接近于大气压的高气压条件下进行,那么电子、离子、中性粒子会通过激烈碰撞而充分交换动能,从而使等离子体达到热平衡状态。
若电子、离子、中性粒子(中性气体)的温度分别为Te,Ti,Tn,我们把这三种粒子的温度近似相等(Te≈ Ti ≈ Tn)的热平衡等离子体,称为热等离子体(thermal plasma),在实际的热等离子体发生装置中,阴极和阳极间的电弧放电作用使得
流入的工作气体发生电离,输出的等离子体呈喷射状,可用作等离子体射流(常压射流等离子体plasma jet)、等离子体喷焰(plasma torch)等。
若电子、离子、中性粒子(中性气体)的温度分别为Te,Ti,Tn,我们把这三种粒子的温度近似相等(Te≈ Ti ≈ Tn)的热平衡等离子体,称为热等离子体(thermal plasma),在实际的热等离子体发生装置中,阴极和阳极间的电弧放电作用使得
流入的工作气体发生电离,输出的等离子体呈喷射状,可用作等离子体射流(常压射流等离子体plasma jet)、等离子体喷焰(plasma torch)等。
常压射流等离子清洗机放电
另一个方面,几百帕以下的低气压等离子体常常处于非热平衡状态,电子在与离子或中性粒子的碰撞过程中几乎不损失能量,所以有Te>>Ti,Ti>>Tn。我们把这样的等离子体称为低温等离子体(冷等离子体cold plasma)。低温等离子体是工业应用中应用广泛的等离子体,常见的就有真空(低压)等离子清洗机。
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