微波等离子体炬是什么?
微波等离子体炬(microwave plasma torch)是我国金钦汉教授课题组的发明,一种新型原子光谱用光源。
由于它兼有电感耦合等离子体(ICP)和微波等离子体(MWP)的一些特点,能够在温和的条件下[较小的功率(<100W)和较小的等离子体气体流速(<1.0L/min)]容易地获得包括高电离电位的He在内的多种气体的常压等离子体,同时具有很好的样品承受能力,可测定包括卤素等ICP测不好的非金属元素在内的周期表中几乎所有元素,因而显示出了较高的性能价格比,得到了国内外原子光谱学界同行和商家的重视与好评。
----优普莱专业从事等离子体技术研发。
等离子体 是怎么形成的
还是先引一段,我的理解你可以参考,百度毕竟准确一些。
等离子体又叫做电浆,是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质,它是除去固、液、气外,物质存在的第四态。等离子体是一种很好的导电体,利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。等离子体物理的发展为材料、能源、信息、环境空间,空间物理,地球物理等科学的进一步发展提新的技术和工艺。
看似“神秘”的等离子体,其实是宇宙中一种常见的物质,在太阳、恒星、闪电中都存在等离子体,它占了整个宇宙的99%。现在人们已经掌握利用电场和磁场产生来控制等离子体。例如焊工们用高温等离子体焊接金属。
等离子体可分为两种:高温和低温等离子体。现在低温等离子体广泛运用于多种生产领域。例如:等离子电视,婴儿尿布表面防水涂层,增加啤酒瓶阻隔性。更重要的是在电脑芯片中的蚀刻运用,让网络时代成为现实。
高温等离子体只有在温度足够高时发生的。太阳和恒星不断地发出这种等离子体,组成了宇宙的99%。低温等离子体是在 常温下发生的等离子体(虽然电子的温度很高)。低温等离子体体可以被用于氧化、变性等表面处理或者在有机物和无机物上进行沉淀涂层处理。
等离子体是物质的第四态,即电离了的“气体”,它呈现出高度激发的不稳定态,其中包括离子(具有不同符号和电荷)、电子、原子和分子。其实,人们对等离子体现象并不生疏。在自然界里,炽热烁烁的火焰、光辉夺目的闪电、以及绚烂壮丽的极光等都是等离子体作用的结果。对于整个宇宙来讲,几乎99.9%以上的物质都是以等离子体态存在的,如恒星和行星际空间等都是由等离子体组成的。用人工方法,如核聚变、核裂变、辉光放电及各种放电都可产生等离子体。 分子或原子的内部结构主要由电子和原子核组成。在通常情况下,即上述物质前三种形态,电子与核之间的关系比较固定,即电子以不同的能级存在于核场的周围,其势能或动能不大。
由离子、电子以及未电离的中性粒子的集合组成,整体呈中性的物质状态.
普通气体温度升高时,气体粒子的热运动加剧,使粒子之间发生强烈碰撞,大量原子或分子中的电子被撞掉,当温度高达百万开到1亿开,所有气体原子全部电离.电离出的自由电子总的负电量与正离子总的正电量相等.这种高度电离的、宏观上呈中性的气体叫等离子体.
等离子体和普通气体性质不同,普通气体由分子构成,分子之间相互作用力是短程力,仅当分子碰撞时,分子之间的相互作用力才有明显效果,理论上用分子运动论描述.在等离子体中,带电粒子之间的库仑力是长程力,库仑力的作用效果远远超过带电粒子可能发生的局部短程碰撞效果,等离子体中的带电粒子运动时,能引起正电荷或负电荷局部集中,产生电场;电荷定向运动引起电流,产生磁场.电场和磁场要影响其他带电粒子的运动,并伴随着极强的热辐射和热传导;等离子体能被磁场约束作回旋运动等.等离子体的这些特性使它区别于普通气体被称为物质的第四态.
在宇宙中,等离子体是物质最主要的正常状态.宇宙研究、宇宙开发、以及卫星、宇航、能源等新技术将随着等离子体的研究而进入新时代.
上面是百度百科的,下面我说一下我的理解。
任何物质由原子组成,有原子核和电子,又细分为离子,它们按一定规律形成物质。当产生特殊条件,如高温,放电,就会引起离子散开,这个过程称之为“电离”。电离过后,这些离子形成一团由游离态离子组成的离子团,称之为等离子体。因为其中离子互不干扰,就像一团浆糊,又称之为电浆。
下面回答你的问题:
1上面
2火,闪电……
3不太清楚,应该吧
4是的,对惰性气体放电击穿,就像电弧一样。
5不一定。婴儿纸尿裤上也有等离子体,不一定要发光。
6白炽灯是不一样的。好比把金属丝烧红,就会发光。但是白炽灯是在真空的环境中,即使钨丝再热也不会熔断。好比温度高的钢丝会发红光,很亮,但钢的熔点太低,在那样的高温中会熔断,所以用钨丝。“白炽”就是指钨丝达到白炽状态。和等离子无关。具体从原子结构分析,会涉及电子激发。有兴趣可以查一下。
节能灯和日光灯差不多。
7LCD和LED是发光二极管,你可以在元器件商店里看到。那是比较大的。现在可以把它直接做在一大块电路板上,而且每一个都很小,就是高分辨率。
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简述等离子体焰炬的形成过程?
很巧啊。我们做过这个题,哈哈
当在感应线圈上施加高频电场时,由于某种原因(如电火花等)在等离子体工作气体中部分电离产生的带电粒子在高频交变电磁场的作用下做高速运动,碰撞气体原子,使之迅速、大量电离,形成雪崩式放电,电离的气体在垂直于磁场方向的截面上形成闭合环形的涡流,在感应线圈内形成相当于变压器的次级线圈并同相当于初级线圈的感应线圈耦合,这种高频感应电流产生的高温又将气体加热、电离,并在管口形成一个火炬状的稳定的等离子体焰矩。
电如何产生等离子体
等离子体有高温低温之分,高温的是上亿度,由托卡马克(磁约束)、强激光(惯性约束)可以产生。二者都是消耗电能。其原理可见http://www.ipp.ac.cn/science/plasma/HTP_jubian.htm
低温等离子体是3万度以下的等离子体,又分热等离子体(3000到30000度)和冷等离子体(室温到3000度)
热等离子体一般由等离子体发生器产生,又称等离子炬。热等离子体发生器按照其产生方式可分成三类:电弧等离子体发生器、高频等离子体发生器和燃烧等离子体发生器。前面两类是通过气体放电时的能量释放以获得等离子体或等离子体射流,而后面一类的能量来源是燃烧热。其中直流电弧等离子体发生器应用最广。
等离子体工质气体根据需要而采取用氩、氦、氮、氢、空气、水或可燃气体等。你想要再具体的,可见一本书,过增元的《电弧和热等离子体》,或者朝我要,这里贴图不方便,没图又不好说明。
冷等离子体发生器,一般由射频、微波产生。冷等离子体一般由辉光放电产生。如我们常见的日光灯就是辉光放电,属于冷等离子体。
等离子是怎样产生的?
物质有三态:气态、液态、固态。这是常识,大家对此笃信不疑。若说有第四物质态,即等离子体态,大家可能觉得新鲜,有点茫然。这并不奇怪,人类在其生存空间里很少能观察到天然等离子体态。惟有雷雨天,闪电撕裂云层,声嘶力竭,甚至不惜以残酷屠杀生命杀戮人类的方式向大自然、向人类极力宣告自己的存在。可叹人类太愚钝,直到19世纪末20世纪初才破译第四物质态的宣言。随着温度升高,物质由固态逐渐变为液态乃至气态。若将温度升至几千度几万度,气体分子或原子会失去电子,成为带正电的离子,脱离原子核束缚的电子成为自由电子。这个过程称为电离。当气体中离子和电子充分多时,带电粒子间及带电粒子与环境间的电磁相互作用起着主宰作用。这种电离气体就是等离子体,对应的状态称为第四物质态。生物圈外99%以上的宇宙由处于第四态的物质构成,称为空间或天体等离子体。距地万米左右的电离层是与我们相距最近的空间等离子体,是由太阳辐射导致上层大气部分地电离而产生的。紧邻电离层的是磁层。磁层距地几十公里到几百公里,其等离子体密度小于电离层的等离子体密度。磁层外称为行星际空间,充满来自太阳的带电粒子辐射——太阳风。太阳风来自太阳大气的最外层(称为日冕)。日冕是一种较稀薄但完全电离的等离子体。与地球一样,其他许多行星周围也存在磁层。与太阳相似,其他很多恒星附近也存在各种等离子体,例如中子星(主要由中子组成,质量大或体积小)磁层中的磁场强度高达1012高斯,而地球磁层中的磁场不到1高斯。在星体间的空间,等离子体密度小,且质量小,只占宇宙全部等离子体的很小部分(不到百分之一),大部分等离子体都聚集在星体内部。宇宙中大多数恒星内部均存在剧烈的聚变反应,温度一般在上千万度以上,物质呈完全电离的等离子体态。例如,太阳自50亿年前始,其内到现在一直在进行剧烈的氢核聚变反应,每秒“燃烧”约500万吨等离子体氢核,产生大量热能,并生成氢核等离子体。上面所述是天然等离子体,此外还有人工等离子体。普通火焰(温度一般从几百度到一二千度)就是密度极小的等离子体,钠钾等碱金属蒸汽是温度稍高的等离子体。辉光放电也是一种等离子体,是气体在气压较低的条件下通过放电产生的。近年来利用不同气体中的辉光放电现象发展了一种称为气相沉积的技术,用于制造多种薄膜。电弧(气体在稍高气压下的放电)等离子体在工业上应用颇多,如等离子体焊接、等离子体冶金、等离子体喷涂等。激波管是一种可用来产生几万度以上高温等离子体的装置,氢弹爆炸是氢同位素氘核等离子体在上亿度高温下发生的不可控聚变反应。此外,金属和半导体从某种意义上说也是等离子体(称固体等离子体),它们本应属固态,但由于其中存在自由电子,使得某些性质类似于等离子体。
转移型离子孤和非转移型离子弧区别
转移型离子孤和非转移型离子弧区别
对自由电弧的弧柱进行强迫“压缩”,从而使能量更加集中,弧柱中气体充分电离,这样的电弧称为等离子弧。 等离子弧又称压缩电弧。它不同于一般的电孤,一般电弧焊所产生的电弧,因不受外界的约束,故也称它为自由电弧。通常,提高弧柱的温度是通过增大电弧功率的方法来解决,但由于自由电弧的温度都不高,一般平均只有6000~8000K左右。
等离子体发生器的类型
通常指低频放电,在气压和电流范围不同时,由于气体中电子数、碰撞频率、粒子扩散和热量传递速度不同,会出现暗电流区、辉光放电区和弧光放电区(图 1)。电流的大小是根据电源负载特性曲线(图 1)中两条相应于电阻R1、R2的下降直线和放电特性曲线的交点(工作点A、B、C)确定的。①暗电流区 电子在电场加速的情况下,获得足够能量,通过与中性分子碰撞,新产生的电子数迅速增加,电流增大到10~10-安时,在阳极附近才出现很薄的发光层。②辉光放电区 电流再增大(10~10安)时,在较低的气压条件下,阴极受到快速离子的轰击而发射电子,这些电子在电场作用下向阳极方向加速运动。阴极附近有一个电位差很大的阴极位降区。电极之间的中间部分是电位梯度不很大的正柱区,其中的介质是非平衡等离子体。正柱区的电子和离子以同一速度向壁面扩散,并在壁面复合,放出能量(这是没有气体对流时的情况)。经典理论中电子密度在横截面上的分布是贝塞耳函数的形式。在阳极附近有一个几毫米厚的阳极位降区,其中的电位差与气体电离电位的数值大致相等。③弧光放电区 当电流超过 10安且气体压力也较高时,正柱区产生的焦耳热大于粒子扩散带到壁面的热量,使正柱区中心部分温度升高,气体电导率增加,以致电流向正柱区中心集中,形成不稳定的收缩现象。最后,导电正柱缩成一根温度很高、电流密度很大的电弧,这就是弧光放电。在阴极,电流密度达10~10安/厘米,形成阴极斑点,根据热电子发射(热阴极)或场致发射(冷阴极)的机理,发出电子。在阳极也有阳极斑点。由于电子带着本身的动能进入阳极,进入时又放出相当于逸出功的能量,再加上阳极位降区的发热量,使阳极加热比阴极大得多。弧光放电的阴极和阳极位降区电位降总共不过一二十伏,中间是正柱区。弧柱中热量的散失主要依靠热传导、对流和辐射。在定常、轴对称、洛伦兹力和轴向热传导可忽略,以及气体压力和轴向电场在横截面上呈均匀分布的条件下,根据气体性质参数和管道的几何形状对磁流体力学基本方程组进行简化,可以算出管道中气流速度和温度分布以及电弧各参量。电弧中电流密度高,往往存在着磁流体力学效应。外加磁场或自身磁场较强时,电弧受到洛伦兹力J×B(J是电流密度,B是磁感应强度)的作用。电弧在垂直磁场作用下所作的旋转运动,可使气体加热得更为均匀,并使弧根在电极上高速运动,从而减少电极烧损,还对电弧的稳定有明显影响。自身磁场对电弧有箍缩作用,产生的磁压(Pm=B/2μe,式中μe为磁导率)梯度能导致气体的宏观流动。在阴极附近,由于电流密度很大,相应的磁压较高。离开阴极后,电弧截面加大,磁压沿轴向降低,引起气体由阴极区向正柱区流动,形成阴极射流,其流速可达到100米/秒左右。在阳极斑点附近也存在着同样机理的阳极射流。 通常指工频和高频放电。工频放电时,阴、阳极以工频交替变化,其放电特性与直流放电有类似之处。高频放电时,电子仍是从电场取得能量的主要粒子。高频电场使电子往复运动,在此过程中,电子与分子碰撞并把能量传给分子,使气体温度升高,或产生激发、离解与电离现象。碰撞后的电子运动变为无规律的,在电场作用下又按照电场力的方向加速,这样不断地把能量从电场传给气体。在高频放电中,每单位体积气体中输入功率的平均值圴为: 式中n为电子密度;e为电子电荷;Ee为高频电场强度的幅值;m为电子质量;vo为碰撞频率;ω为外加电场的频率。 在科学技术和工业领域应用较多的发生器有电弧等离子体发生器(又称等离子体喷枪、电弧加热器)、工频电弧等离子体发生器、高频感应等离子体发生器、低气压等离子体发生器、燃烧等离子体发生器五类。最典型的为电弧、高频感应、低气压等离子体发生器三类。它们的放电特性分别属于弧光放电、高频感应弧光放电和辉光放电等类型。电弧等离子体发生器 又称电弧等离子体炬,或称等离子体喷枪,有时也称电弧加热器。它是一种能够产生定向低温(约2000~20000开)等离子体射流的放电装置,已在等离子体化工、冶金、喷涂、喷焊、机械加工和气动热模拟实验等领域中得到广泛应用。通过阴、阳极之间的弧光放电,可产生自由燃烧、不受约束的电弧,称为自由电弧,它的温度较低(约5000~6000开),弧柱较粗。当电极间的电弧受到外界气流、发生器器壁、外磁场或水流的压缩,分别造成气稳定弧(图2a)、壁稳定弧(图2b)、磁稳定弧(图2c)或水稳定弧(图2d),这时弧柱变细,温度增高(约10000开),这类电弧称为压缩电弧。无论哪种压缩方式,其物理本质都是设法冷却弧柱边界,使被冷却部分导电性降低,迫使电弧只能通过中心狭窄通道,形成压缩弧。 电弧等离子体炬主要由一个阴极(阳极用工件代替)或阴、阳两极,一个放电室以及等离子体工作气供给系统三部分组成。等离子体炬按电弧等离子体的形式可分成非转移弧炬和转移弧炬。非转移弧炬(图3a)中,阳极兼作炬的喷嘴;而在转移弧炬(图3b)中,阳极是指电弧离开炬转移到的被加工工件。当然也有兼备转移弧和非转移弧的联合式等离子体炬(图3c)。电弧等离子体炬由于阴极损耗,必然使等离子体中混入阴极材料。根据不同的工程需要,可选用损耗程度不同的材料作阴极。如要阴极损耗尽可能小,一般采用难熔材料,但具体选择材料时应考虑到所使用的工作气种类。如工作气为氩、 氮、氢-氮、氢-氩时,常用铈-钨或钍-钨作阴极;工作气为空气或纯氧时,可用锆或水冷铜作阴极。 工业上应用的电弧等离子体炬的主要技术指标是功率、效率和连续使用寿命。一般其输出功率范围为10~10瓦,效率较高(约为50%~90%),使用寿命受电极寿命限制。由于电极受活性工作气(氧、氯、空气)的侵蚀,炬的连续寿命一般不超过200小时;备有补充电极的电弧等离子体炬,寿命可达数百小时。目前制造新型的、可在高压强(≤1.01×10帕)和低压强 (≤1.33帕)下工作的电弧等离子体炬以及三相大功率电弧等离子体炬的条件已基本成熟。等离子体射流温度范围约在3700~25000开(取决于工作气种类和功率等因素),射流速度范围为1~10米/秒。高频感应等离子体发生器 又称高频等离子体炬,或称射频等离子体炬。它利用无电极的感应耦合,把高频电源的能量输入到连续的气流中进行高频放电。高频等离子体发生器及其应用工艺有以下新特点:①只有线圈,没有电极,故无电极损耗问题。发生器能产生极纯净的等离子体,连续使用寿命取决于高频电源的电真空器件寿命,一般较长,约为2000~3000小时。在等离子体高温下,由于参加反应的物质不存在被电极材料污染的问题,故可用来炼制高纯度难熔材料,如熔制蓝宝石、无水石英,拉制单晶、光导纤维、炼制铌、钽、海绵钛等。②高频等离子体流速较低(约0~10米/秒),弧柱直径较大。近年来,已广泛应用于实验室,便于作大量等离子体过程试验。工业上制备金属氧化物、氮化物、碳化物或冶炼金属时,反应物在高温区停留时间长,使气相反应很充分。根据电源与等离子体耦合的方式不同,高频等离子体炬可分为:电感耦合型(图4a)、电容耦合型(图4b)、微波耦合型(图4c)和火焰型(图4d)。高频等离子体炬由三部分组成:高频电源、放电室、等离子体工作气供给系统。后者除了供轴向工作气外,还像电弧等离子体炬气稳弧一样,切向供入旋转气流以冷却并保护放电室壁(通常用石英或耐热性较差的材料)。
ICP光源具有什么特性?
ICP光源具有激发温度高、存在轴向分析通道、炬放电的稳定性好及自吸效应小等特性。
ICP光源特性:
1、激发温度高:ICP光源工作时工作温度一般在5000~8000K,有利于难激发元素的激发;
2、存在轴向分析通道:ICP光源因为存在轴向分析通道,所以试样在ICP光源中停留时间长(约1ms),对于试样的原子化、电离和激发十分有利;
3、炬放电的稳定性好:ICP炬放电的稳定性很好,所以分析的精密度高,相对标准偏差在1%左右;
4、自吸效应小:ICP自吸效应小,所以标准曲线的线性范围宽,适用性较广。
等离子体的特性有哪些?
等离子体是由大量自由电子和离子组成,并且整体上表现为中性的电离气体。它可以由热致电离、气体放电、高能离子轰击、激光照射等方法使气体电离为等离子体。等离子体的最大的特性是具有其自身的振荡频率。只有外界电磁波的频率高于等离子体的集体振荡频率时,才能穿过等离子体,并在其中传播,否则只能在等离子体的界面上产生反射。所以,一旦形成了等离子体,就等于在太空形成了一道天然的屏障。高频主动极光通过在地面某一点或多点上以回旋振荡加热的形式,把高能离子流沿当地的地磁力线,以一定的频率发射出去,离子在回旋振荡加热的过程中,其速度越来越大,温度越来越高,最终使气体电离。当带电离子的密度达到一定程度时(如普通气体中有0.1%的气体电离),就变为等离子体。轰击离子的速度加大,回旋振荡加热产生的带电离子密度也会加大,结果就会产生不同高度和特性的等离子体。有了这种等离子体,就等于在太空形成了各种形式的天然屏障。这个天然屏障既可以用来堵塞、干扰和破坏敌人的通讯,保护己方通讯,也可以把在太空形成等离子团——高电离化的空气云,作为一种强大的武器,把它投向敌方的飞机、导弹、卫星等目标的前方和两侧后,会产生旋转力矩,使目标偏离飞行轨道,并在巨大的超重压差和惯性影响下销毁。整个过程只需0.1秒。
电如何产生等离子体
电产生等离子体原理:
1.利用外加电场或高频感应电场使气体导电,称为气体放电。气体放电是产生等离子体的重要手段之一。被外加电场加速的部分电离气体中的电子与中性分子碰撞,把从电场得到的能量传给气体。
2.电子与中性分子的弹性碰撞导致分子动能增加,表现为温度升高;而非弹性碰撞则导致激发(分子或原子中的电子由低能级跃迁到高能级)、离解(分子分解为原子)或电离(分子或原子的外层电子由束缚态变为自由电子)。
3.高温气体通过传导、对流和辐射把能量传给周围环境,在定常条件下,给定容积中的输入能量和损失能量相等。电子和重粒子(离子、分子和原子)间能量传递的速率与碰撞频率(单位时间内碰撞的次数)成正比。
4.在稠密气体中,碰撞频繁,两类粒子的平均动能(即温度)很容易达到平衡,因此电子温度和气体温度大致相等,这是气压在一个大气压以上时的通常情况,一般称为热等离子体或平衡等离子体。
5.在低气压条件下,碰撞很少,电子从电场得到的能量不容易传给重粒子,此时电子温度高于气体温度,通常称为冷等离子体或非平衡等离子体。两类等离子体各有特点和用途(见等离子体的工业应用)。
辉光放电产生等离子体
放电模式,就是指,汤生放电,电晕放电,亚辉光放电,辉光放电,电弧放电。
α放电是指,一个电子从阴极出发,经由电场加速到达阳极,在这个过程中,电子和中性粒子做非弹性碰撞,产生电子-离子对,然后形成放电通道,这是阿尔法放电过程
β放电指,一个正离子,从阳极出发,经由电场加速到达阴极,在这个过程中,正离子
和中性粒子做非弹性碰撞,产生电子-离子对,然后形成放电通道,这是贝特放电过程。
γ放电指,正离子由电场或鞘层加速,撞击阴极,当离子的能量足够大,离子撞击阴极会溅射出二次电子,这个叫伽马过程。
电感耦合等离子体光谱仪与原子吸收光谱仪的应用区别
一个是发射光谱,一个是吸收光谱。
一个是可一次多元素检测,一个是元素依次检测。
效率是ICP高,但价钱也是ICP贵.
ICP可以同时测试多个元素,但原子吸收很少能做到这一点
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