低温等离子体
定义低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，当外加电压达到气体的着火电压时，气体分子被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高，但重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态，所以称为低温等离子体。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到降解污染物的同的。
低温等离子态半导体研究及利用
低温等离子态是指常温下气体被激发为等离子稳定状态。该状态下电子温度远远高于质子，电子迁移率达到1000-10000米/秒。电子浓度1015 个/立方厘米。因此可以近似地认为低温等离子态等效N型半导体。
低温等离子态等效N型半导体性能：
1需要被激发。
2 电子浓度较低，且可调。
3 电子迁移率极高。
4 透明。
5 纯度高。
6 电子逸出功基本为零。
7 没有自边界，不存在浓度梯度。
低温等离子体又称非平衡态等离子体，通常由微波放电，介质阻挡放电，电晕放电，辉光放电等产生。在低温等离字体中重粒子温度接近室温，而电子温度高达10000K以上，远离热平衡状态
由于等离子态只有N型半导体形式，单独的N型半导体基本没有应用的价值。因此低温等离子态半导体必须与P型固体半导体结合形成P-N结。为了防止气体与接触体发生化学反应，最好选择惰性气体。
文章二
等离子体物理理论
《等离子体物理理论》是中国科学技术大学等离子体物理专业本科生的专业基础课，授课对象是已经选修过《等离子体物理导论》的高年级本科生。作为专业基础课，《等离子体物理理论》的讲授内容自然应该比《等离子体物理导论》更深一些，但毕竟是为本科生开设的课程，又不能过于专门化。等离子体物理是现代物理学中的一门交叉学科，它自身并没有什么特别的基础理论，它的基础就是经典力学、电动力学、流体力学、统计物理，以及动理论等物理学基本理论。等离子体存在的参数范围非常宽广，想要了解和掌握等离子体的性质，就必须从各个不同的角度来研究等离子体的各种性质，为此，需要灵活地运用物理学基础理论并采用适当的方法来处理和解决等离子体物理的各种问题。根据以往的教学经验，学生们在学习过程中常常会遇到两个困难：一是如何将所学到的基础物理理论灵活地运用于等离子体物理学；二是如何采用适当的近似方法来简化复杂问题，使之能够解析处理，从而得到定量或定性的结果。基于这样的看法，再结合自己对等离子体物理的体会，我从众多的参考书中摘取了部分内容，经过多次讲授，逐渐汇成了这本讲义，供上课的同学参考。
讲义涵盖了等离子体的单粒子运动理论、等离子体的流体力学描述、等离子体的热力学性质以及等离子体的动理学理论等内容。目前讲义共分为十二章，其主要
下。
第一章是绪论。我们首先介绍了等离子体的研究内容和研究方法。受控聚变、空间物理和低温等离子体应用是当前等离子体物理研究的热门领域，而计算机技术的高速发展，使数值模拟成为等离子体物理研究的三大支柱之一。为方便同学们使用讲义，我们在这一章还给出了一些等离子体物理方面的参考书目、矢量微积分、曲面微商、高斯单位制与国际单位制之间的转换关系等内容。
尽管等离子体存在的参数范围极为宽广，但刻画等离子体基本性质的参数却不多，这些参数是描述和理解等离子体行为的出发点。在第二章，我们介绍描述等离子体基本性质的若干重要基本参数，并对等离子体进行分类。
当等离子体充分稀薄时，在短时间尺度内，我们可以忽略电荷之间的相互作用，仅考察单电荷在外场中的运动就可以得到高温稀薄的若干重要基本性质，这就是所谓的单粒子轨道理论。在第三章里，我们用了相当大的篇幅回顾了拉格朗日力学和哈密顿力学在解决单粒子运动问题方面的应用。这样做的一个目的就是让同学们重新温习经典力学。在接下来的第四章里，利用经典电动力学的辐射理论，我们在电荷运动轨迹已知的前提下考察等离子体中的若干辐射现象，详细计算了等离子体中的轫致辐射、磁化等离子体的回旋辐射以及电磁波在等离子体中的汤姆逊散射。
我们可以将等离子体中的粒子作无限分割，同时保持等离子体的能量密度、质量密度不变，这样等离子体可以视为连续流体。在第五章中，我们给出等离子体流体力学描述的方程组。在第六章中，我们用理想磁流体力学方程来研究等离子体的若干宏观缓变性质，主要是等离子体的磁流体力学平衡和稳定性。
等离子体也是一种特殊的电磁介质，当然必须满足电磁介质的一般性质。在第七章里，作为讨论等离子体波的基础，我们讨论了电磁介质的一般性质，主要讨论了描述介质电磁响应的介电函数的一般性质，这些性质是等离子体必须满足的。在第八章，我们在流体理论的框架内在讨论等离子体中的线性波。
等离子体中的非线性波动现象在等离子体物理学中占有重要地位。在第九章中，我们在流体理论的框架内讨论了等离子体中若干种非线性现象，主要有非线性朗谬尔振荡及波破、相对论性电磁波，以及离子声孤立波，等。
电磁波与等离子体相互作用是激光聚变研究中的重要研究课题。第十章中，我们对电磁波在等离子体中的传播、参量不稳定性，以及尾波场的产生等问题进行了简要的讨论。
等离子体是带电粒子组成的多粒子系统，其热力学性质曾经是统计力学的一个重要研究对象。在第十一章里，我们对等离子体的热力学性质进行了讨论。通过近似求解双粒子分布函数，我们可以得到高温稀薄等离子体的各种热力学量相对于理想气体的偏离。
对等离子体的最完全描述的理论应该是动理学理论。动理学理论研究的是系统微观粒子的分布函数的演化。它构成了等离子体的微观描述和宏观描述之间的桥梁。我们在第十二章里给出等离子体动力学基本方程，并讨论等离子体物理中最著名的现象：朗道阻尼。
本讲义从头至尾采用了高斯单位制，这种单位制是理论计算中常用的一种电磁学单位制。此外，在讲授本课程时，为了开阔同学们的视野，我还向同学们推荐一些原始文献。这些原始文献，一部分是等离子体物理学中重要的经典文献，另一部分则体现了当前等离子体物理领域的若干热点。通过这样的方式，希望有
部分同学能逐渐发现自己的兴趣所在，真正投入到等离子体物理学领域中来。文章三
离子体技术在染色中的应用
在染整加工过程中，应用等离子体技术在织物表面进行处理，可以改善纤维的染色性和显色性，这一点对于超细纤维和羊绒的染色尤为重要。利用等离子体技术，还可以对纤维进行减量或增量处理，使功能纤维的表面活化或涂层。对于要求良好的匀染和高得色量的染色物，用电晕前处理具有重要的作用，无须预洗涤、煮练、漂白、汽蒸、中间干燥和后洗涤工序，尤其在较低温度和减少盐用量的情况下，就可以达到与传统工艺同等的染色效果。
(1)纺织材料在氧等离子体作用下，表面发生氧化、分解、接枝等化学反应，从而提高纤维附着性、吸水性、染色性、可纺性、抗静电性和摩擦牢度等性能。低温氧等离子体对棉纤维表面的作用主要为刻蚀作用，等离子体活性粒子将能量传递给棉纤维表面初生胞壁中的分子，使棉纤维表面的伴生物果胶，蜡脂在高性能粒子轰击下脱离表面，同时也在棉纤维表面留下了许多深浅不同的凹坑，即造成刻蚀。随着通过电晕设备道数的增加，织物离子化现象明显，pH值显著降低，说明产生了羧酸基团。
(2)苎麻纤维等离子体改性。麻纤维染深色性和色泽鲜艳度差，利用低温氧等离子体处理的苎麻织物毛细效应、上染率和染深色性能都会发生变化。表面润湿性能有所改善，因为纤维表面形成较多的亲水基团，产生微凹纹和裂纹，增大了表面积和对水的吸附能力，也有利于染料的吸附上染。
(3)羊毛纤维等离子体处理后，用强酸性染料染色，染料的上染速率明显提高，但平衡上染百分率基本没有改变。由于等离子体的刻蚀作用，使羊毛表面更加粗糙，羊毛纤维的表面亲水性增加，所以染料的吸附速率明显提高。但由于中性染料分子比较大，染料向纤维内部的扩散能力比较弱，染色速率没有明显提高。
(4)等离子体对涤纶的作用有以下几方面。
①等离子体处理后的涤纶获得持久的耐水性、抗静电性。
②经等离子体处理后纤维分子链断裂形成一些极性基团，一些等离子体的原子或基团也可能被接上纤维表面，使织物增重，改变润湿性和染色性能。
③超细纤维对光反射力强，显色性差，比常规纤维染同样色深需要的染料要增加数倍。等离子体处理后，使纤维表面变得粗糙，能降低对光的反射，产生增深效应。
电晕放电工艺的应用改进了染色过程，即不再需用表面活性剂，而且采用较低的温度，为纺织印染加工降低了生态方面和经济方面的成本因素。
文章四什么是低温等离子体？
低温等离子体冰升温至0℃会变成水，如继续使温度升至100℃，那么水就会沸腾成为水蒸气。随着温度的上升，物质的存在状态一般会呈现出固态→液态→气态三种物态的转化过程，我们把这三种基本形态称为物质的三态。那么对于气态物质，温度升至几千度时，将会有什么新变化呢? 由于物质分子热运动加剧，相互间的碰撞就会使气体分子产生电离，这样物质就变成由自由运动并相互作用的正离子和电子组成的混合物（蜡烛的火焰就处于这种状态）。我们把物质的这种存在状态称为物质的第四态，即等离子体(plasma)。因为电离过程中正离子和电子总是成对出现，所以等离子体中正离子和电子的总数大致相等，总体来看为准电中性。反过来，我们可以把等离子体定义为：正离子和电子的密度大致相等的电离气体。
从刚才提到的微弱的蜡烛火焰，我们可以看到等离子体的存在，而夜空中的满天星斗又都是高温的完全电离等离子体。据印度天体物理学家沙哈(M．Saha，1893-1956)的计算，宇宙中的99.9%的物质处于等离子体状态。而我们居住的地球倒是例外的温度较低的星球。此外，对于自然界中的等离子体，我们还可以列举太阳、电离层、极光、雷电等。在人工生成等离子体的方法中，气体放电法比加热的办法更加简便高效，诸如荧光灯、霓虹灯、电弧焊、电晕放电等等。在自然和人工生成的各种主要类型的等离子体的密度和温度的数值，其密度为106（单位：个／m3）的稀薄星际等离子体到密度为1025的电弧放电等离子体，跨越近20个数量级。其温度分布范围则从100K的低温到超高温核聚变等离子体的108-109K（1-10亿度）。温度轴的单位eV(electron volt)是等离子体领域中常用的温度单位，1eV=11600K。
通常，等离子体中存在电子、正离子和中性粒子(包括不带电荷的粒子如原子或分子以及原子团)等三种粒子。设它们的密度分别为ne,ni,nn，由于准电中性，所以电离前气体分子密度为ne≈nn。于是，我们定义电离度β=ne/(ne+nn)，以此来衡量等离子体的电离程度。日冕、核聚变中的高温等离子体的电离度都是100%，像这样β=1的等离子体称为完全电离等离子体。电离度大于1%(β≥10-2)的称为强电离等离子体，像火焰中的等离子体大部分是中性粒子(β<10-3 )，称之为弱电离等离子体。
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、中性粒子的温度分别为了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(plasma jet)、等离子体喷焰(plasma torch)等。
另一方面，数百帕以下的低气压等离子体常常处于非热平衡状态。此时，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 , Te>>Tn。我们把这样的等离子体称为低温等离子体(cold plasma)。当然，即使是在高气压下，低温等离子体还可以通过不产生热效应的短脉冲放电模式即电晕放电（corona discharge）或电弧滑动喷射式放电来生成。大气压下的辉光放电技术目前也已成为世界各国的研究热点。可产生大气压非平衡态等离子体的机理尚不清楚，在高气压下等离子体的输运特性的研究也刚刚起步，现已形成新的研究热点。
新型有机光折变材料的合成及载流子陷阱表征方法研究光折变效应是一种很有意义的非线性(NLO)现象。1967 年被发现以来,由于其在光放大、高密度数据存储、相共轭、全息图像加工方面的潜在应用而受到人们的重视。自从1991 年第一次在聚合物薄膜中观察到光折变效应后,立刻引起了人们极大的兴趣。聚合物的光折变效应有着不同于无机晶体的特征,在聚合物中,光生载流子的量子效率、电荷迁移率都依赖于电场,而无机晶体的量子效率则与电场无关。在研究方面聚合物光折变材料也具有明显的优势,如具有大的非线性光学系数、高的光学损伤阈值、低的直流介电常数、易于制备成膜、价格低廉等优点,这一课题的研究得到了飞速的发展。在过去几年中,全新的有机光折变聚合物体系相继大量涌现。尽管对于聚合物光折变材料的宏观研究现阶段已经有了长足的发展,到目前为止对光折变聚合物中光敏剂、电荷输送部分和电光分子的认识比较清楚, 而由
于结构与组成的复杂性唯独对陷阱态及极化弛豫过程的研究没有系统进行, 陷阱机制及微观过程还不清楚, 表征方法也不完善, 极大限制了光折变聚合物的深入研究和应用。本课题正是针对这一问题展开研究, 利用非等温技术方法,即热激电流( TSC), 热发光( TL), 并结合介电谱对光折变聚合物中的载流子陷阱中心和极化驰豫过程进行研究。本文的主要工作是:首先对传统热发光和热激电流测量装置的电极系统进行了改进,使其在换取样品,液氮流动、冷却速度等方面都有了很大提高;摸索了较适合于热激实验的成膜方法;合成了一种新型的有机光折变材料硝基偶氮苯接枝PVK,并对其做了红外谱表征;合成了生色团物质5OCB,找到 PVK/5OCB/C_(60) 的最佳配比为49.8:50:0.2,并对该体系做了初步的光学测试。
文章五
低温等离子体技术及应用
一、低温等离子体产生的方法
在真空状态下（约10～100Pa），给气体施加电场，气体在电场提供的能量下会有气态转变为等离子体状态（也称物质的“第四态）。其中含有大量的电子、离子、光子和各类自由基等活性粒子。等离子体表面改性技术就是利用这些高能粒子和活性粒子与材料表面发生物理或化学的反应，从而达到改变材料表面性质的目的。
二、等离子体技术原理:
等离子体对材料表面的作用有以下几个方
面：
粒子轰击（又称“微观喷砂”）
即通过粒子轰击作用，对表面残留物
进行清洗，并使得材料的表面微观上变得粗糙，或利用“溅射”现象实现薄膜的沉积。
等离子体清洗可以清除材料表面的油、脂、氧化物等，一般用于待粘结、印刷、电镀以及喷漆的表面高要求清洁。
清洗过程：
等离子体化学反应
等离子体状态下，离子化的气体与材料表面发生化学反应，如活化、接枝、沉积、聚合等，从而使材料表面的成分组成发生变化，导致表面性能发生明显的变化。可以完成材料表面的亲水化处理、疏水化处理、金属化处理、阻燃处理等功能。活化过程：
3、反应刻蚀
利用等离子体的高度活性，使其与材料的成分发生化学反应，生成气态反应产物，由真空系统排除反应腔外，从而达到刻蚀材料的目的。通过面膜或其它遮挡方式可以精确控制刻蚀区的形状，以达到实际应用的目的。
刻蚀过程：
如：等离子体刻蚀技术在柔性电路板制作中的应用。
4、紫外线辐照
高分子材料中的碳－碳键，在等离子体产生的紫外辐照作用下，会发生断裂，从而在材料表面产生新的自由基或新的活性基团，这些新的自由基或新的活性基团又可以在材料表面重新组合，生成新的物质，从而从根本上改变材料的表面性质。
三、等离子体应用领域：
1）等离子体在高分子材料表面改性处理上的应用
等离子体刻蚀及注入处理。由于等离子体的刻蚀作用，使得基质表面积增大，从而增强了表面分子间的粘合力，可以对不同性质的材料进行复合。
等离子体引发聚合。通过等离子体的引发聚合造成沉降覆膜，使膜的性质与本体材料性能相近，而人为的粘结达不到这一要求。
等离子体的表面接枝处理。利用等离子体对材料进行接枝改性，可以获得许多具有特殊性能的材料。非聚合体有机物和无机物的接枝、有机物和气体的接枝以及先无机物气体后有机物气体的接枝利用普通的化学方法是难以实现，等离子体技术则比较容易做到。
2）等离子体在材料结构研究中的应用
等离子体在纤维结构研究中的应用非常广泛。利用等离子体的刻蚀作用，将基质表层剥离下来，结合电子显微镜检测表面的组成，剖析其结构，这在新材料的研制过程中有非常重要的作用。例如利用等离子体技术，可以对纤维进行鉴别，尤其是对外观难以区分而内部结构不同的纤维，利用等离子体技术可以进行准确鉴别。同时，等离子体技术在检查纤维损伤，纤维各层次的结构分析上的应用也日趋广泛。
3）等离子体在纺织行业中的应用
等离子体在纺织行业的应用甚广，尤其是近几年来，人们对纺织面料性能的要求越来越高。等离子体在合成纤维的亲水化处理，服装的无缝粘结，面料风格的改善，抗静电处理以及改善纤维的表面摩擦性等方面的应用非常广泛。在染整加工过程中，等离子体处理可以改善纤维的染色性和显色性，这一点对于超细纤维和羊绒的染色尤为重要。利用等离子体技术，还可以对纤维进行减量或增量处理，使功能纤维的表面活化或进行涂层整理。
4）低温等离子体在废液处理中的应用
低温等离子体处理废液技术是近年来引起人们极大关注的一项新技术，它对污染物兼具物理作用、化学作用和生物作用，具有处理范围广、快速、高效、无二次污染等特点，特别是用于难降解有毒废液的处理，例如对于含多氯联苯(PCB)、农药六六六、DDT、制药、印染以及生物技术、医院等行业的有毒废液，与常规处理方法相比，其效果更为突出，具备无可比拟的优越性，代表着目前国内外用于难降解有毒废液处理的发展趋势。
三、等离子体技术的优点
等离子体技术处理材料改性与传统工艺相比较具有以下明显优点：
等离子体对材料改性的技术是一项具有多种功能的有效技术。它可以改善表面的吸湿性、疏水性、防缩防皱、抗静电及阻燃等，而且作用层只有数百埃，不损伤基体力学性能。
等离子体技术属于干法处理，因而大幅度降低水资源的消耗，而节约水资源有着重要的社会经济意义。
等离子体处理的新工艺无三废排放。因此采用了新工艺既可为企业节约排污、治污的费用，使企业负担减轻，又保护了生态环境。
等离子体处理技术效率高, 节约能耗, 可缩短工艺流程，在处理过程中，不使用酸碱化工原料，避免了高温潮湿的生产环境，减轻劳动强度，保护工人身体健康，提高全员劳动生产率。
DT-02型低温等离子体处理仪
技术参数
● 卧式样品腔
● 外电极电容偶合式
● 工作腔容积：4L
● 背底真空度<5pa
● 工作压力：10~100Pa
● 固态晶体管等离子发生电源
● 300W功率连续可调
● 自动阻抗匹配
● 2路工作气体、1路放空、一路接枝
● 触摸屏+PLC自动控制
● 外形尺寸：360mm（高）×540mm（宽）×520mm（深）特点
■ 一键式操作，使用方便
■ 离子浓度高，效率高
■ 结构紧凑，经济使用
■ 放电均匀，装卸料方便
■ 微机自动控制，操作方便
■ 高性能参数控制元件，参数控制精度高，重复性好。
应用
■ 表面清洗：如粘结前、锡焊前或电镀前的表面处理；
■ 表面活化：如生物材料的表面修饰，印刷前、上漆前或粘结前的表面处理；■ 表面刻蚀：如硅的微细加工、聚四氟乙烯件表面刻蚀处理；
■ 表面接枝：如材料表面特定基团的产生和表面活化的固定，避免时效性；■ 表面沉积：如疏水性或亲水性层等的离子体聚合沉积；
DT-03型低温等离子体处理仪
技术参数
● 卧式样品腔
● 外电极电容偶合式
● 工作腔容积：7~8L
● 背底真空度<5pa
● 工作压力：10~100Pa
● 固态晶体管等离子发生电源
● 300W功率连续可调
● 自动阻抗匹配
● 2路工作气体、1路放空、一路接枝
● 触摸屏+PLC自动控制
● 外形尺寸：760mm（高）×560mm（宽）×630mm（深）
特点
■ 一键式操作，使用方便
■ 腔体容积大，处理样品数量多
■ 离子浓度高，效率高
■ 结构紧凑，经济使用
■ 放电均匀，装卸料方便
■ 微机自动控制，操作方便
■ 高性能参数控制元件，参数控制精度高，重复性好。
应用
■ 表面清洗：如粘结前、锡焊前或电镀前的表面处理；
■ 表面活化：如生物材料的表面修饰，印刷前、上漆前或粘结前的表面处理；■ 表面刻蚀：如硅的微细加工、聚四氟乙烯件表面刻蚀处理；
■ 表面接枝：如材料表面特定基团的产生和表面活化的固定，避免时效性；■ 表面沉积：如疏水性或亲水性层等的离子体聚合沉积；
、DT-01型低温等离子体处理仪
技术参数
● 卧式样品腔
● 工作腔尺寸：Φ160mm×210mm
● 外式电极、电容偶合
● 背底真空度<5Pa
● 工作压力：10~80Pa
● 固态晶体管等离子发生电源
● 300W功率连续可调
● 自动阻抗匹配
● 电子计时装置
● 手动操作
● 2路工作气体、1路放空、1路接枝
● 外形尺寸：360mm×420mm×540mm
● 重量：约20Kg
特点
■ 结构紧凑，经济使用；
■ 体积小，占地小；
■ 操作方便；结构独特；
■ 处理均匀，效率高；
■ 放电均匀，装卸料方便；
应用
■ 表面清洗：如粘结前、锡焊前或电镀前的表面处理；
■ 表面活化：如生物材料的表面修饰，印刷前、上漆前或粘结前的表面处理；■ 表面刻蚀：如硅的微细加工、聚四氟乙烯件表面刻蚀处理；
■ 表面接枝：如材料表面特定基团的产生和表面活化的固定，避免时效性；■ 表面沉积：如疏水性或亲水性层等的离子体聚合沉积；
DMY系列高效带式压榨过滤煤泥脱水机
一、概述
高效带式压榨过滤一体化煤泥脱水机，是国外近几年开始兴起的一种高效煤泥脱水设备．是目前洗煤场板框煤泥脱水机的替代产品．该产品的最大的特点是它可以经济高效安全自动运行。
我公司是专门生产带式压滤机的专业厂家，十年来为全国几十个城市污水处理厂和洗煤厂以及其它各个行业提供百余台套带式压滤机。1997年公司根据我国推广洁净煤生产,煤泥脱水的市场需求的趋势，专门组织工程技术人员开发研制适应煤碳行业煤泥脱水的新型高效带式压榨过滤煤泥脱水机。并于1998年5月在铁法矿物局小康矿洗煤厂成功应用，在我国开创了带式压滤机成功应用在煤碳行业煤泥工艺的先河。现在已有50多台套在国内铁法矿物局、抚顺矿务局、阜新矿务局、兖州矿务局、水城矿务局等应用。
二、主要技术参数
DMY系列高效带式压榨过滤煤泥脱水机，系统连锁全自动控制形式。其主要技术参数如表1、表2所示。D----代表带式
M——煤碳
Y----代表压榨过滤
X000----代表滤带宽度
C----代表研发序号
表 1 DMY系列高效带式压榨过滤一体化煤泥脱水机
表2设备主要性能参数表
三、技术性能描述
DMY系列高效带式压榨过滤煤泥脱水机，是我公司专为煤泥脱水设计的第四代机型。与其它带式压滤机相比，DMY系列高效带式压榨过滤煤泥脱水机在机架、压滤辊筒、轴承和传动链轮等主要部件的机械强度上做了很大的提高，使其更适用于煤泥脱水。同时对冲洗装置、自动调偏的形式、调偏装置及气动系统的防护等做了改进。
3．1 DMY系列高效带式压榨过滤煤泥脱水机原理及结构
3.1.1 基本工作原理
DMY系列高效带式压榨过滤煤泥脱水机是一个完善的煤泥压滤脱水系统。进入煤泥脱水间的煤泥，首先经给泥泵进入到管式混合造粒器，煤泥与絮凝剂在混合絮凝装置中得到充分混合，并达到良好絮凝状态后流淌到带式压滤机滤带的重力浓缩脱水段上，在自重和犁型器的作用下，进行重力脱水。脱掉大部分游离水后，再经过上下滤带连接的导流槽翻转到压滤机的预压脱水段上进行预压脱水。经预压脱水后失去流动性的煤泥，在滤带的夹持下进入压榨脱水段进行压榨脱水。最后经卸料装置将泥饼剥落到输送机内输送。
带式压滤机的脱水段共有三段，重力浓缩脱水段，楔形预压脱水段和压榨脱水段。其主要部件有机架、滤带、滤带冲洗系统、滤带调整系统、滤带张紧系统、安全装置、卸料装置、排水装置、轴承、管线、驱动系统。主要附属设备有管式强化絮凝造粒机构和带式压滤机系统电控柜。其结构和工作原理如下(见图1 )：
重力过滤脱水段
重力过滤脱水段是来自系统的煤泥通过静态混合器与药剂充分混合，再经过加压“紊流”和减压扩充“稳流”装置流淌到脱水机的滤带上，通过可调节高度的围堰式阻泥器来调节和限制滤层的厚度，使物料能够沿滤布宽度方向均匀分布，再由交错排列的犁形器对向前运行的煤泥进行犁形微压脱水，以期达到重力脱水段最大限度的脱掉煤泥絮凝后的游离水，为后面预压脱水奠定了基础。工作情况详见图2。
预压脱水段
预压脱水段，即利用上下滤带的楔形变化，对来自重力脱水段的煤泥逐渐施加预压力，以进一步脱掉煤泥的表层水，减少进入压榨区的煤泥含水量，使煤泥完全失去流动性。根据煤泥的特性，我公司提供的带式压滤机采取了可调式的柔性预压和刚性预压两级预压装置。柔性预压采取上下板式可调预压装置，这种装置对煤泥进行逐步加力预压，在调整时预压板形成一定的弧度，两边将上下滤带封紧，使煤泥不易外溢，煤泥的表层水被加压挤出；刚性预压采取一端可调式辊式预压装置，对经过板式预压的煤泥进一步加压预脱水，以期达到煤泥在预压段中完全失去流动性。采取两级预压装置比仅靠上下滤带楔形变化预压脱水提高脱水效率一倍以上。为下一段压榨脱水段奠定基础。
由于在预压脱水段采取了独特的两级预压装置，因此在该段设置了6个脱水辊筒，形成S形的运动方式，使煤泥在反复挤压的过程中达到理想的脱水状态，同时由于采用同径压榨脱水辊筒，为用户日后使用检修及备品备件带来方便。带式过滤压榨脱水段由单独调速电机驱动，运行速度可调。
滤带
带式压滤机所用的滤带材质为聚脂单丝编成的聚脂网，为煤碳行业的特殊要求，我们选用无接头螺旋网。无接头螺旋网孔隙率、抗拉强度均能满足用户要求。滤带边缘涂增强剂，进一步增强滤带抗拉强度防止磨损。
聚酯螺旋网是采用聚对苯二甲酸乙二酯单丝为原料，经过无纺编织而成，与其它编织网具有以下几个特点：
① 寿命长。编织网由于经编织，所以它受磨损是交叉点状受磨，而螺旋网是无纺编织是线状受磨。因此，该产品是普通编织网寿命2-3倍。
② 抗拉强度高。螺旋网的抗拉强度＞150kg/cm，可在承载下运行。
③ 良好的透气滤水性能。螺旋网的透气度可在450-19500m3/m2/h范围调整。
④ 网面平整，耐高温。螺旋网经180℃，高温定型相当于双层网，挺度非常好。
⑤ 高温高压封边。网边经高温高压处理，形成独边使边部耐磨寿命提高，从而提高网带使用寿命。
⑥ 专用穿线连接。备有专用穿线连接处无痕迹，拆装可在数分钟内完成，实现有端连接无端使用。
滤带冲洗系统
带式压滤机有二条滤带，每条滤带均设有冲洗装置，冲洗装置采用高压水。考虑到煤碳行业生产的特殊性，我们所采用的冲洗装置，喷嘴可调，喷嘴管采用快装快卸连接方式，确保良好的冲洗效果，喷嘴也易于更换，为使用户带来方便。
滤带调整系统
滤带是弹性元件，由于布料的不均匀性，滤带单边长度误差等原因，滤带在连续运行中往往会造成滤带跑偏现象，特别是煤碳行业要求设备产量高，煤泥饼厚度比较大，带式压滤机正确安全运行，很大程度上决定于滤带跑偏和调偏。
我公司生产的带式压滤机滤带跑偏系统是气动操作的。探测杆探测滤带边缘的位置。探测杆连接控制阀，该阀控制双向运动的气缸，气缸的一端为带枢轴的滤带调偏辊，该辊可双向运动对滤带起到调偏作用。滤带调偏系统辅助的限位开关在滤带超过跑偏极限时切断所有动力，并用声音报警，运行可靠稳定性好。防偏传感器采用非接触光电接近开关，同时整个气动系统均做了科学的防水处理，使调偏系统运行更加可靠、稳定，从而可实现封闭式无人监控运行。
带式压滤机两条滤带各配有滤带自动张紧装置，系统由气动驱动，张紧压力可以根据要求进行调整，张紧气缸在工作时会随布泥厚度自动伸缩，以保证对煤泥的恒定压力（压强）。
脱水辊筒
带式压滤机系统具有重力浓缩、压力脱水、滤带传动、滤带张紧、滤带导向等脱水辊筒大小近20件。为满足煤泥脱水的性能要求，所有的辊筒都是高强度构件。传动辊、调偏辊筒为了增加磨擦力均采用氯丁橡胶处理，其厚度为4-8mm，其余各辊均采高强粉未涂料进行特殊防腐处理。
安全装置
设备设有自动安全控制装置和安全应急开关。应急拉线位于脱水机两侧，高度齐腰，应急开关位于控制箱上。另外还含有滤带超偏停车报警，电机转速显示和超载自动停车报警等。
泥饼的卸落
经过压榨脱水后的泥饼，从卸料辊上自行脱落，为了防止有泥饼粘在滤带上的现象，设备上设有用耐磨材料制成的自动刮泥刮刀。能自动的将粘在滤带上的泥饼剥离干净。卸下的泥饼通过一个导向槽将泥饼导向泥饼输送机。
排水装置
压力脱水区设有接水、排水装置。接水、排水装置安置于主机架上，并加强了支撑强度，接纳滤液及滤布冲洗水，可有效防止滤液重复回溅到滤饼上去，易于清理。
轴承
带式压滤机的轴承工作环境十分恶劣，轴承防水防潮十分重要。我们公司生产的专用带座轴承，质量较好，配有重负荷型、自定位止推、再润滑枕块式轴承座，轴承标准为出口轴承标准，所有轴承的使用寿命都在10000小时以上。
管线
每台设备都有过滤、冲洗、排水的一套管线。所有的冲洗水由一个冲洗水入口的连接管线供给。所有气压管路由一个气压管口连接供给。
驱动系统
带式压滤机所选用的电动机为卧式交流鼠笼感应电动机，其设计、制造和出厂实验都符合GB标准，防滴漏型，380V、三相、50HZ，与其联结的负荷不超过电动机铭牌上所示功率。
压力段的驱动电机采用调速的电动机驱动，机器运行中速度可以调整，滤带的调速范围0－6m/min，电机为全封闭风扇冷却型。电动机的功率均能满足设备的特定需要。
每台压滤机旁边设置气压动力站，包括3相电机，过滤器，减压阀，压力开关等，压力易于调整，并提供全套的组件及必需的管线和阀门。
3．2辅助设备
3.2.1煤泥混合反应系统
为便于在煤泥调配系统的管线内注入絮凝剂溶液，使污泥与药剂充分混合、有效絮凝，我们为用户提供专用双静态絮凝造粒装置。该装置由管道式混合器和管式稳流调整器组成。管道式混合器是一个静态的、能量可调的、管道式的、无堵塞的混合器。混合器有一个具有4个切线方向装配的絮凝剂喷射头的涡流聚合物喷射环。该装置无需另外提供动力，仅靠吸收管路中的流体动能即可。既能保证叙凝剂与污泥充分混合，从而达到有效絮凝，同时又可避免机械搅拌对絮团造成的破坏。
混合器的流量可以调节，进出口为圆形法兰式（法兰符合GB标准）连接，混合器与压滤机配套提供，能达到煤泥和药液充分混合的要求，满足设备的特定要求。
3.2.2进泥泵
煤泥进压滤机采用污泥泵给入，我公司采用的为单螺杆泵，煤泥流量在操作柜上可以调整，流量为0.5~30M3/H，扬程30m。电机采用变频调速。DC传动。泵装置在设计的负荷范围内，无振动、气蚀发生，运行平稳。泵的传动件在出厂前作动、静平衡试验，检验其合格后才能出厂。
3.2.3给药泵
1. 工作介质
用于对活性污泥絮凝的药剂为聚丙烯酰胺，粉状的聚丙烯酰胺需水解后才可以使用，稀释后的聚丙稀酰胺药液，使用浓度范围一般在0.1%～0.6%.
2. 性能参数
流量Q=0.5~4.5m3/h，扬程H=20m，压力为0.2Mpa，电源为380伏，三相，50HZ，绝缘等级为F。
3. 形式
加药泵为容积式、变频调速。DC传动。
4. 冲洗水泵
采用立式离心泵。电机和水泵连接形式为直联，CR传动，轴封采用优质机械密封，采用硬质合金、炭化硅、氟橡胶等材料制成。水泵进出口为圆形法兰式（法兰符合GB标准）连接。
数量：3
类型：立式离心泵
流量：30 m3/h
扬程：80m
5.技术描述
⑴ 冲洗水泵结构及性能能够满足脱水机所需的最大水量和水压要求；且应具有良好地封闭性，便于维护和清理；冲洗装置应具有防止冲洗水飞溅的措施。
⑵每台脱水机应配备独立、完整的冲洗系统，其内容应包括安装在脱水机上的冲洗系统、输水管路、阀门、管道过滤器等，冲洗装置由喷淋管及喷淋嘴组成，喷淋嘴应采用可方便更换的结构形式，同时冲洗水系统附件的配置能够满足使用循环水的要求。
⑶絮凝剂的自动配制和投加系统
① 干物质螺旋式投加及计量装置，包括药粉仓和药粉储量监测装置。
② 用于母液的配药罐配有电动螺旋浆搅拌装置，进水附件。进水通过分布器，无粘滞地分布药剂，药位控制．当熟化时间已到，并且储药罐有足够的空间，母液自动释放到下面的储药罐．储药罐具有药位控制装置。设备包括完备的内部管道阀门系统。
③ 聚合物计量投加泵用于投加母液，通过特殊混合管，将聚合物溶液稀释到活性物质，具有可调的驱动装置，并配有便于操作的稀释水流量计及完整的阀门管道系统。
6. 供货范围及工作顺序
供货范围包括溶药箱、干粉贮料斗、干粉投加器、预混器、电动搅拌机（3个）、电控柜、电动阀门等设备及设备紧固用螺栓。
工作顺序如下：把一定分子量的聚丙稀酰胺装入容积式漏斗内（72L），计算出所需溶解药剂浓度，将干粉给药机定时，再将各搅拌溶解装置分别按功能定时，最后设定好液位，将程序输入PLC中，然后启动系统按钮，系统开始工作。将所需要的药剂进行溶解，并不间断地为用药系统提供所需药剂。若需要改变溶液浓度，只需将自动给药装置重新定时即可。该系统从干粉投加、到药剂溶解储存及使用，循环反复全部由PLC自动控制。
7. 工作原理
絮凝剂和水注入Ⅰ号槽,同时混合。
制备的药剂溶液在流入Ⅱ号槽的过程中，已经基本充分溶解。
随着药剂溶液的流出使用，溶解好的药液自然流入Ⅲ号槽。
上述过程并非间断，而是连续进行的。
（如图-4示）。
控制过程
在Ⅲ号槽中有二个液位传感器,高液位(LS+)和低液位(LS-)。
当接触低液位时：
向Ⅰ号槽内注入絮凝剂和水。
Ⅰ号槽和Ⅲ号槽的搅拌器开始工作，Ⅱ号槽的搅拌器不工作，以防止正在制备的药液与制备好的药液掺混。
当接触高液位时：
Ⅱ号槽的搅拌器开始工作。这时三个搅拌器同时工作一定的时间（TA）后，即可停止搅拌。
在上述过程中，只要把一定分子量的聚丙稀酰胺装入容积式料斗内，工作时无需人工操作，可由PLC 自动完成。（如图-5示）
8. 带式压滤机系统电控柜
每台带式压滤机都配套提供控制柜，且符合VDE标准，电控设备符合GB电气标准。
控制柜适用于380V、50HZ、三相的电源。设有保证设备安全运行所需的各种控制及显示功能，提供的控制柜是完整的。
控制柜配套提供控制隔离变压器，安装控制驱动机和所有电气设备所必要的成套设备，备有控制无级可调马达的一切组件，配有开关、信号灯、接触器和控制与监视不同动作的读数，还有作为转向中央控制室的无电势接触运行和干扰的共同显示装置，保险丝和信号读数设备。
每台控制柜能手动操作，在自动状态下能接受控制室的启动停止信号，并能与污泥泵、投药泵、冲冼泵联动运行，信号的传输通过总线。每台控制柜留有RS232接口。
每台控制柜由PLC联锁，可手动和自动操作，系统包括编程软件，中心控制单元，总线驱动器单元，数据输入输出单元，通过总线能够把所有设备状况输入中心控制室从而进行监视和控制，软件程序可以更改。每台控制箱可以开动如下设备：
一组带式压滤机
一组气动系统
低温等离子体技术在表面改性中的应用
低温等离子体技术在表面改性中的应用低温等离子体中粒子的能量一般约为几个至几十电子伏特，大于聚合物材料的结合键能(几个至十几电子伏特)，完全可以破裂有机大分子的化学键而形成新键；但远低于高能放射性射线，只涉及材料表面，不影响基体的性能。处于非热力学平衡状态下的低温等离子体中，电子具有较高的能量，可以断裂材料表面分子的化学键，提高粒子的化学反应活性(大于热等离子体)，而中性粒子的温度接近室温，这些优点为热敏性高分子聚合物表面改性提供了适宜的条件。 1 形成装置及影响因素 选择适宜的放电方式可获得不同性质和应用特点的等离子体，通常，热等离子体是气体在大气压下电晕放电产生，冷等离子体由低压气体辉光放电形成。 热等离子体装置是利用带电体尖端(如刀状或针状尖端和狭缝式电极)造成不均匀电场，称电晕放电，使用电压和频率、电极间距、处理温度和时间对电晕处理效果都有影响。电压升高、电源频率增大，则处理强度大，处理效果好。但电源频率过高或电极间隙太宽，会引起电极间过多的离子碰撞，造成不必要的能量损耗；而电极间距太小，会有感应损失，也有能量损耗。处理温度较高时，表面特性的变化较快。处理时间延长，极性基团会增多；但时间过长，表面则可能产生分解物，形成新的弱界面层。 冷等离子体装置是在密封容器中设置两个电极形成电场，用真空泵实现一定的真空度，随着气体愈来愈稀薄，分子间距及分子或离子
的自由运动距离也愈来愈长，受电场作用，它们发生碰撞而形成等离子体，这时会发出辉光，故称为辉光放电处理。辉光放电时的气压大小对材料处理效果有很大影响，另外与放电功率，气体成分及流动速度、材料类型等因素有关。 不同的放电方式、工作物质状态及上述影响等离子体产生的因素，相互组合可形成各种低温等离子体处理设备。 2 在表面改性中的应用 低温等离子体技术具有工艺简单、操作方便、加工速度快、处理效果好、环境污染小、节能等优点，在表面改性中广泛的应用。 2.1 表面处理 通过低温等离子体表面处理，材料表面发生多种的物理、化学变化，或产生刻蚀而粗糙，或形成致密的交联层，或引入含氧极性基团，使亲水性、粘结性、可染色性、生物相容性及电性能分别得到改善。 用几种常用的等离子体对硅橡胶进行表面处理，结果表明N2、Ar、O2、CH4-O2及Ar-CH4-O2等离子体均能改善硅橡胶的亲水性，其中CH4-O2和Ar-CH4-O2的效果更佳，且不随时间发生退化［6］。英国派克制笔公司将等离子体技术用于控制墨水流量塑料元件的改性工艺中，提高了塑料的润湿率。 文献表明，用低温等离子体在适宜的工艺条件下处理PE、PP、PVF2、LDPE等材料，材料的表面形态发生的显著变化，引入了多种含氧基团，使表面由非极性、难粘性转为有一定极性、易粘性和亲水性，有利于粘结、涂覆和印刷。
等离子体的应用
等离子体技术与应用 学号 队别 专业 姓名
摘要 等离子体作为物质存在的一种基本形态，自18世纪中期被发现以来，对它的认识和利用不断深化。我们知道，普通化学反应和化工设备中所产生的温度只有二千多度。而在各种形式的气体放电所形成的低温等离子体中电子温度可达一万度以上，足以造成各种化学键的断裂，或使气体分子激发电离，产生许多在通常条件下不能发生的化学反应，获得通常条件下不能得到的化合物或化工产品，并且获得的化合物与化工产品不会产生热分解。目前，等离子体技术已被广泛的用于国防、工业、农业、环境、通信等一系列国民经济发展领域，极大地推动了信息产业的发展，促进了工业科技进步。 关键词等离子体微波放电隐身技术材料的表面改性微波等离子灯 引言 等离子体是由带电的正粒子、负粒子（其中包括正离子、负离子、电子、自由基和各种活性基团等）组成的集合体，其中正电荷和负电荷电量相等故称等离子体。他们在宏观上呈电中性的电离态气体（也有你液态、固态）。当温度足够高时，构成分子的原子也获得足够大的的动能，开始彼此分离，这一过程称为离解。在此基础上进一步提高温度，就会出现一种全新的现象，原子的外层电子将摆脱原子核的束缚而成为自由电子，失去电子的原子变成带正电的离子，这个过程叫电离。等离子体指的就是这种电离气体，它通常由光子、电子、基态原子（或分子）、激发态原子（或分子）以及正离子和负离子六种基本粒子构成的集合体。因此，等离子体也被称为物质的第四态。 内容 一、等离子的性质 物质的第四态等离子体有着许多独特的物理、化学性质。只要表现如下： 1) 温度高、粒子动能大。 2) 作为带电粒子的集合体，具有类似金属的导电性能。等离子体从整体上看是一种导体电流体。 3) 化学性质活泼，容易发生化学反应。 4) 发光特性，可以作光源。 二、等离子技术的应用 2.1微波放电等离子体技术与应用 通常，低气压、低温等离子体是在1～100pa的气体中进行直流或射频放电产生的。直流辉光发电首先被研究和应用，但该等离子体是有极放电，而且密度低、电离度低、运行气压高，这就限制了其应用的广泛性。随后，射频放电技术逐步被发展起来，这是一种无极放电，且等离子体工作与控制参数比辉光放电有所提高，因而获得了较广泛的应用。但是其密度和电离度仍较低，应用范围依然受到限制。 微波放电初始阶段的物理过程如下。微波引入反应腔中建立起电磁场，反应气体中的电子在微波场作用下获得能量，与气体分子碰撞使其电离，从而得到更多的
科技成果——低温等离子体工业废气治理设备
科技成果——低温等离子体工业废气治理设备 技术开发单位中国船舶重工集团公司第七二三研究所 技术简介 低温等离子体废气治理技术是集光、电、化学氧化于一体的空气净化技术，是涉及高能物理、放电物理、放电化学、反应工程学、高压脉冲技术等领域的一门交叉学科。该设备使用电晕放电形式产生低温等离子体，可有效处理工业烟气和挥发性有机污染物（VOCs），如甲醛、有机氯化物等，单台处理风量可达20000m3/h，综合有效处理效率不小于80%，同时该设备针对大气量废气处理需求，研发大功率高频高压电源技术（30kW），采取高压闪络因子检测控制技术，将闪络因子控制在10次/分钟内，提高电源可靠性；自适应控制技术，同时提高能量利用效率；现已完成两套低温等离子体废气治理设备生产销售。 低温等离子体设备是一个电子放电系统，通过将超高频、超高压电流施加到一个与六边形金属管同轴的细金属线上，引起电晕放电（corona discharge），产生大量高能电子，高能电子与周围的气体分子发生碰撞，产生化学上活跃的基团，从而形成低温等离子体。 电晕放电产生大量的高能电子通过非弹性碰撞将能量转化为周围气体分子的内能或动能，这些获得能量的分子被激发或发生电离形成离子和活性基团，包括氮基粒子（-Nx+，N2+，NO-）、氧基粒子（-Ox+，O3+）以及氧化性极强的羟基自由基OH和臭氧O3等活性粒子，这些物种直接与污染物气体分子（如甲醛、萘等）碰撞，使其分子化学键
断裂，直接破坏其分子结构，发生氧化还原反应，将污染物分子分解成无害的小分子物质如H2O、CO2等。 低温等离子体技术能有效处理恶臭气体、挥发性有机物等污染物。对甲醇，甲醛和多种有机污染物、恶臭气体有良好的处理效果，除臭效果非常显著，并可处理PM1-PM10尘粒径范围的粉尘。 技术指标 1、输入 额定输入电压：三相四线制，380V±10%；额定输入频率：50Hz/60Hz±5%；最大输入功率：30kW。 2、输出 输出电压：0到-50kV连续可调；输出电流：不大于600mA；单台设备最大处理风量：20000m3/h；风压：不大于300Pa； 3、风速：不大于7m/s； 4、可靠性及维修性：MTBF2000h；MTTR0.5h； 5、工作环境 工作温度：-10℃到40℃；存放温度：-15℃到55℃； 相对湿度：25℃时≤95%；45℃时≤80%； 6、体积和重量 设备占地：50m2；重量：不大于4.5T； 7、安全及保护性要求 最大输出闪络次数：10次/分；具有智能故障逻辑判断高压重启功能；具有抽风、水冷、发生器门未锁等安全联锁高压保护功能；具
低温等离子体表面处理技术
低温等离子体表面处 理技术
Plasma and first wall Introduction Today I will talk about something about my study on the first wall in the tokamak. Firstly, I will show you that what the plasma is in our life thought the following pictures such as: Fig.1 Lighning Fig.2 Aurora Fig.3 Astrospace Just as the pictures mentioned above , they are all consist of plasma. But, what does have in the plasma, now our scientist had given a definition that the plasma state is often referred to as the fourth state of matter and contains enough free charged particles（negative ions 、positive ions）and electronics. Like the photo below. Fig.4 Plasma production Plasma production In our research, we produce the plasma through an ICP (inductively coupled plasma)
低温等离子体介绍
低温等离子体介绍 基本概念 等离子体是物质存在的第四种状态。它由电离的导电气体组成，其中包括六种典型的粒子，即电子、正离子、负离子、激发态的原子或分子、基态的原子或分子以及光子。 事实上等离子体就是由上述大量正负带电粒子和中性粒子组成的，并表现出集体行为的一种准中性气体，也就是高度电离的气体。无论是部分电离还是完全电离，其中的负电荷总数等于正电荷总数，所以叫等离子体。 等离子体的分类 1、按等离子体焰温度分： （1）高温等离子体：温度相当于108~109 K完全电离的等离子体，如太阳、受控热核聚变等离子体。 （2）低温等离子体： 热等离子体：稠密高压（1大气压以上），温度103~105K，如电弧、高频和燃烧等离子体。 冷等离子体：电子温度高（103~104K）、气体温度低，如稀薄低压辉光放电等离子体、电晕放电等离子体、DBD介质阻挡放电等离子体、索梯放电等离子体等。 2、按等离子体所处的状态： （1）平衡等离子体：气体压力较高，电子温度与气体温度大致相等的等离子体。如常压下的电弧放电等离子体和高频感应等离子体。 （2）非平衡等离子体：低气压下或常压下，电子温度远远大于气体温度的等离子体。如低气压下DC辉光放电和高频感应辉光放电，大气压下DBD介质阻挡放电等产生的冷等离子体。 什么是低温（冷）等离子体？ 冰升温至0℃会变成水，如继续使温度升至100℃，那么水就会沸腾成为水蒸气。随着温度的上升，物质的存在状态一般会呈现出固态→液态→气态三种物态的转化过程，我们把这三种基本形态称为物质的三态。那么对于气态物质，温度升至几千度时，将会有什么新变化呢? 由于物质分子热运动加剧，相互间的碰撞就会使气体分子产生电离，这样物质就变成由自由运动并相互作用的正离子和电子组
低温等离子废气处理工艺
低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，当达到气体的放电电压时，气体被击穿，放电过程中整个体系呈现低温状态，所以称为低温等离子体，目前这种技术主要应用于废气处理工业中，有些小伙伴对于整个处理工艺和流程比感兴趣，下面就来一起学习一下。 低温等离子体的工艺技术原理： 异味气体从气体收集系统收集后首先进入除水器中进行水气分离，然后再排入等离子体反应器单元，在该区域由于高能电子的作用，使异味分子受激发，带电粒子或分子间的化学键被打断，产生自由基等活性粒子，这些活性粒子和O2反应达到消除异味目的。同时空气中的水和氧气在高能电子轰击下也会产生OH 自由基、活性氧等强氧化性物质，这些强氧化性物质也会与异味分子反应，使其分解，从而促进异味消除。净化后的气体经排气筒高空排放。 低温等离子处理工艺主要是利用放电来产生很多的高能粒子，然后对分子进行降解、氧化、裂解以及电离。近年来，低温等离子处理工艺成为国内外重视的
一个重点问题。将低温等离子处理工艺应用到低浓度、大风量有机废气处理中，具有处理量大、低能耗等优点。但是，这种处理工艺在应用的过程中会产生很多副产物，不能够完全将有机废气降解为水和二氧化碳。 低温等离子废气处理工艺，低温等离子废气处理技术采用双介质阻挡放电形式产生等离子体，所产生等离子体的密度是其他技术产生等离子体密度的1500倍，初用于氟利昂类、哈隆类物质的分解处理，后延伸恶臭、异味、有毒有害气体处理。该技术节能、环保，应用范围广，所有化工生产环节产生的恶臭异味几乎都可以处理，并对二恶英有良好的分解效果。 低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。
等离子体及其在微电子封装领域的应用
等离子体及其在微电子封装领域的应用 在微电子元件制造过程中, 封装是一个重要步骤。优良的封装技术可以提高微电子产品的寿命，可靠性和降低环境对产品性能的影响。在微电子封装工艺中，常见的问题是芯片粘接中的空隙, 引线键合中较低的键合强度, 塑料封装后的界面剥离等等。所有这些问题均与材料的表面特性有关。 未经表面处理的材料通常不具备符合粘结的物理和化学特性而需要表面活化。表面上沉积的污染物影响了表面粘结能力而需要表面清洗。等离子工艺提供了有效的表面清洗和活化方法。在保证整体材料性质不变的情况下，等离子工艺能够实现固体表面几个分子层的物理或化学改性。 等离子体介绍 等离子体是部分电离的电中性的气体,是常见的固态，液态，气态以外的第四态。等离子体由电子，离子，自由基，光子，及其它中性粒子组成。由于等离子体中电子, 离子和自由基等活泼粒子的存在, 因而很容易与固体表面发生反应。这种反应可分为物理溅射和化学反应。物理溅射是指等离子体中的正离子在电场中获得能量去撞击表面。这种碰撞能移去表面分子片段和原子，因而使污染物从表面去除。另一方面，物理溅射能够改变表面的微观形态，使表面在分子级范围内变得更加"粗糙"，从而改善表面的粘结性能。 等离子体表面化学清洗是通过等离子体自由基参与的化学反应来完成。因为等离子体产生的自由基具有很强的化学活性而降低了反应的活化能，从而有利于化学反应的进行。反应中产生的易挥发产物(主要是气体) 会脱离表面, 因而表面污染物被清除。反应的有效性, 即表面改性的有效性取决于等离子体气源, 等离子系统的组合, 及等离子工艺操作参数。 等离子体表面清洗及活化工艺具有诸多优点。主要表现为: 1. 等离子工艺是有利于环境保护的工艺。等离子清洗过程中仅使用微量气体，没有污染物排放。 2. 等离子清洗工艺成本较低, 容易使用。可以处理拥有各种表面的材料, 并具有良好的均匀性和重复性。 3. 维护及保养费用较低。 4. 适合于高级封装及其它需要表面改性的工艺。 随着电子电路集成化的提高, 芯片尺寸变得越来越小, 表面清洗的要求越来越高。等离子体表面清洗工艺已经成为最好的选择之一。 等离子体应用 集成电路封装工艺包括芯片粘结, 引线键合及塑料封装。由于表面氧化物和有机污染物的存在, 导致了不完全有效的芯片粘结, 不良的引线键合强度, 以及封装后微电子装置中的剥离现象。所有形式的表面污染降低了集成电路封装中的可靠性和产率. 等离子体清洗可应用于芯片粘结工艺之前。等离子清洗和活化后的表面将改善芯片的粘结能力并减少可能产生的空隙。这种良好的粘结性能改善了封装的热消散能力。当共晶焊锡在芯片粘结中被用作粘结材料时, 表面的氧化会影响芯片粘结。等离子工艺能有效去除表面的金属氧化物, 从而确保无空隙的芯片粘结。 金属焊盘上污染物的存在会降低引线的键合能力。在高级封装工业中, 日益缩小的焊盘限制了键合表面尺寸, 从而增加对无污染表面的要求。在引线键合之前, 等离子体被用于去除焊盘上的污染物和氧化物, 增加键合可靠性和能力。研究发现, 经等离子体清洗后的表面, 引线键合力平均增加24.3%。 在BGA封装中, 由于封装化合物和各种材料界面之间存在不良的粘结能力, 易于产生界面剥离。通过增加BGA产品的表面能, 等离子体工艺能极大地改善材料界面的粘结能力,
低温等离子体废气处理
有机、无机废气和恶臭处理技术 市场拓展人员培训教程 （宋文国，男，1968年出生，高级工程师，从事于节能环保项目多年。邮箱：,手机：） 一、行业废气概况 煤化工废气 煤制焦过程废气 焦化废气主要来源于装煤、炼焦、化产回收等过程。装煤初期，煤料在高温条件下与空气接触，形成大量黑烟及烟尘、荒煤气及对人体健康有害的多环芳烃。炼焦时，废气一方面来自化学转化过程中未完全炭化的细煤粉及其析出的挥发组分、焦油、飞灰和泄漏的粗煤气，另一方面来自出焦时灼热的焦炭与空气接触生成的CO、CO2、NOx等,主要污染物包括苯系物（如苯并芘）、酚、氰、硫氧化物以及碳氢化合物等。 煤制气过程废气 煤制气废气的来源主要是气化炉开车过程中由于炉内结渣、火层倾斜等非正常停车而产生的逸散，另外，还有炉内的排空气形成部分废气、固定床气化炉的卸压废气、粗煤气净化工序中的部分尾气、硫和酚类物质回收装置的尾气及酸性气体、氨回收吸
收塔的排放气。这些废气的主要成分包括碳氧化物、硫氧化物、氨气、苯并芘、CO、CH4等，有些还夹杂了煤中的砷、镉、汞、铅等有害物质，对环境及人体健康有较大的危害。 煤制油过程废气 煤的液化可分为直接液化和间接液化。煤直接液化时，经过加氢反应，所有异质原子基本被脱除，也无颗粒物，回收的硫可以获得元素硫，氮大多转化为氨。煤间接液化时，催化合成过程中的排放物不多，未反应的尾气（主要是CO）可以在燃烧器中燃烧，排放的废气中CO2和硫很少，也没有颗粒物的生成。煤液化过程对环境造成的影响较小，主要的污染物是液化残渣，这是一种高碳、高灰和高硫物质，在某些工艺中占到液化原料煤总量的40％左右，需进一步处理。 煤燃烧过程废气 煤燃烧过程主要污染物有粉尘与烟雾、SO2为主的硫化物、N2O、NO、NO2、N2O3、 N2O4等氮氧化物、Hg、Cd、Pb、Cr、As、Se、F等有害微量元素、产生温室效应的CO2等。煤直接燃烧的能量利用率低，环境污染严重。 石油化工厂废气 化工厂在生产过程中会产生大量的废气，比如：氨、三甲胺、硫化氢、二氧化硫、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和硫化氢等无机废气；还有VOC类：苯、甲苯、二甲苯、丙
精简的低温等离子体灭菌器的原理和过程
低温等离子体灭菌概述 一、概述及灭菌原理 消毒：消毒（disinfection）从医院除污染的意义上是指用化学的或物理的方法杀灭或消除传播媒介上的病原微生物，使之达到无传播感染水平的处理即不再有传播感染的危险。杀灭或清除医院内环境中和传播媒介上的病原微生物称之为“医院消毒”。 灭菌：灭菌是指杀灭或去除外环境中一切微生物的过程。包括致病性微生物和不致病的微生物，如细菌（含芽胞）、病毒、真菌（含孢子）等，一般认为不包括原虫和寄生虫卵，以及藻类。 灭菌是个绝对的概念，意为完全杀灭所处理微生物，经过灭菌处理的物品可以直接进入人体无菌组织内而不会引起感染，因此，灭菌是最彻底的消毒。然而事实上要达到这样的程度是困难的，因此国际上通用方法规定，灭菌过程必须使物品污染的微生物的存活概率减少到10-6 (灭菌保证水平)，换句话说，要将目标微生物杀灭率达到99.9999%。 1、概述 等离子体（Plasma）是物质的第四态，它是正、负带电粒子、中性原子、他子所形成的一团物质。就像云一样的存在状态，具
有能量密度高、化学活性成分丰富的特点。利用待离子体这样的特点进行灭菌，效果非常明显。而且速度快。等离子体灭菌的关键技术是：灭菌腔体中等离子体必须均匀，不存在死角。有一定的能量要求。 2、等离子体的形成： 等离子体属于物理概念，是自然界中存在的一种物质状态(即固体、液体和气体之外的第四态)。低温等离子体的产生通常是在几帕到几百帕的真空环境下，利用特定电磁电场作用，使某些中性气体的分子产生连续不断的电离，形成带负电荷和等量带正电荷的离子相互共存的物质状态，当电离率与复合率达到平衡时，这种稳定存在的物质形态就称之为等离子体。 同一种物质的不同状态，表示这种物质中粒子所具有不同的能量，例如固体冰获得能量融化成水，水获得能量汽化成水蒸汽，水蒸汽在特定的物理条件下又可形成等离子体，由此可知等离子体是一种能量更高的物质聚集态。组成等离子体的不仅有分子和原子，还有许多带电粒子，其粒子的能量约从几eV（电子福特）到几千eV不等，因而，其具有特殊的理化性能，在与物质的相互作用中会产生许多特殊的物理和化学效应。例如：过氧化氢（双氧水）是普通的临床消毒液，但需要将器械完全浸泡2小时以上，才能达到高级消毒水平；而等离子体灭菌器将极少量双氧水（2～5ml/次）激发成过氧化氢等离子体，可在几十秒钟的时间内、35～45℃条件下将106cpu/片的枯草杆菌芽孢全部杀灭，达到
低温等离子体技术介绍
技术介绍 --低温等离子体 低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质的第四态，当外加电压达到气体的着火电压时，气体被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高，但重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态，所以称为低温等离子体。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到分解污染物的目的。 “QHDD-Ⅱ”低温等离子体工业废气处理成套设备和技术作为一种新型的气态污染物的治理技术是一个集物理学、化学、生物学和环境科学于一体的交叉综合性电子化学技术，由于能很容易使污染物分子高效分解且处理能耗低等特点，是目前国内外大气污染治理中最富有前景、最行之有效的技术方法之一，其使用和推广前景广阔，为工业领域VOC类有机废气及恶臭气体的治理开辟了一条新的思路。 低温等离子体废气处理技术与其他废气治理方法优缺点对比 表1-2 几种废气处理工艺的适用范围及优缺点 工艺名称原理适用范围优点缺点 掩蔽法采用更强烈的芳香气味与臭气掺和，以掩蔽臭气，使之能被人接收适用于需立即、暂时地消除低浓度恶臭气体影响地场合，恶臭强度左右，无组织排放源可尽快消除恶臭影响，灵活性大，费用低恶臭成分并没有被去除，麻痹了对原有污染物的感知 热力燃烧法在高温下恶臭物质与燃料气充分混和，实现完全燃烧适用于处理高浓度、小气量的可燃性气体净化效率高，恶臭物质被彻底氧化分解设备易腐蚀，消耗燃料，处理成本高，易形成二次污染，催化剂中毒 催化燃烧法
水吸收法利用臭气中某些物质易溶于水的特性，使臭气成分直接与水接触，从而溶解于水达到脱臭目的水溶性、有组织排放源的恶臭气体工艺简单，管理方便，设备运转费用低产生二次污染，需对洗涤液进行处理；净化效率低，应与其他技术联合使用，对水溶性差的物质等处理效果差 药液吸收法利用臭气中某些物质和药液产生化学反应的特性，去除某些臭气成分适用于处理大气量、高中浓度的臭气能够有针对性处理某些臭气成分，工艺较成熟净化效率不高，消耗吸收剂，易形成而二次污染 吸附法利用吸附剂的吸附功能使恶臭物质由气相转移至固相适用于处理低浓度，高净化要求的恶臭气体净化效率很高，可以处理多组分恶臭气体吸附剂费用昂贵，再生较困难，要求待处理的恶臭气体有较低的温度和含尘量 生物滤池恶臭气体经过除尘增湿或降温等预处理工艺后，从滤床底部由下向上穿过由滤料组成的滤床，恶臭气体由气相转移至水—微生物混和相，通过固着于滤料上的微生物代谢作用而被分解掉目前研究最多，工艺最成熟，在实际中也最常用的生物脱臭方法,又可细分为土壤脱臭法、堆肥脱臭法、泥炭脱臭法等。净化效率高，处理费用低占地面积大，易堵塞，填料需定期更换，脱臭过程很难控制，受温度和湿度的影响大，生物菌培训需要较长时间，遭到破坏后恢复时间较长。 生物滴滤池原理同生物滤池式类似，不过使用的滤料是诸如聚丙烯小球、陶瓷、木炭、塑料等不能提供营养物的惰性材料。只有针对某些恶臭物质而降解的微生物附着在填料上，而不会出现生物滤池中混和微生物群同时消耗滤料有机质的情况池内微生物数量大，能承受比生物滤池大的污染负荷，惰性滤料可以不用更换，造成压力损失小，而且操作条件极易控制占地面积大，需不断投加营养物质，而且操作复杂，受温度和湿度的影响大，生物菌培训需要较长时间，遭到破坏后恢复时间较长。 洗涤式活性污泥脱臭法将恶臭物质和含悬浮物泥浆的混和液充分接触，使之在吸收器中从臭气中去除掉，洗涤液再送到反应器中，通过悬浮生长的微生物代谢活动降解溶解的恶臭物质有较大的适用范围可以处理大气量的臭气，同时操作条件易于控制，占地面积小设备费用大，操作复杂而且需要投加营养物质 曝气式活性污泥脱臭法将恶臭物质以曝气形式分散到含活性污泥的混和液中，通过悬浮生长的微生物降解恶臭物质适用范围广，目前日本已用于粪便处理场、污水处理厂的臭气处理活性污泥经过驯化后，对不超过极限负荷量的恶臭成分，去除率可达%以上。受到曝气强度的限制，该法的应用还有一定局限
低温等离子体的产生方法
辉光放电电晕放电介质阻挡放电射频放电滑动电弧放电射流放电大气压辉光放电次大气压辉光放电 辉光放电(Glow Discharge) 辉光放电属于低气压放电(low pressure discharge)，工作压力一般都低于 10mbar，其构造是在封闭的容器內放置两个平行的电极板，利用电子将中性原子和分子激发，当粒子由激发态(excited state)降回至基态(ground state)时会以光的形式释放出能量。电源可以为直流电源也可以是交流电源。每种气体都有其典型的辉光放电颜色(如下表所示)，荧光灯的发光即为辉光放电。因此，实验时若发现等离子的颜色有误，通常代表气体的纯度有问题，一般为漏气所至。辉光放电是化学等离子体实验的重要工具，但因其受低气压的限制，工业应用难于连续化生产且应用成本高昂，而无法广泛应用于工业制造中。目前的应用范围仅局限于实验室、灯光照明产品和半导体工业等。 部分气体辉光放电的颜色 Gas He Ne(neon) Ar Kr Xe H2N2O2 Air Cathode Layer red yellow pink --
red-brown pink red pink Negative Glow pink orange dark-blue green orange-green thin-blue blue yellow-white blue Positive Column Red-pink red-brown dark-red blue-purple white-green pink red-yellow red-yellow red-yellow 次大气压下辉光放电(HAPGD)产生低温等离子体 由于大气压辉光放电技术目前虽有报道但技术还不成熟，没有见到可用于工业生产的设备。而次大气压辉光放电技术则已经成熟并被应用于工业化的生产中。次大气压辉光放电可以处理各种材料，成本低、处理的时间短、加入各种气体的气氛含量高、功率密度大、处理效率高。可应用于表面聚合、表面接枝、金属渗氮、冶金、表面催化、化学合成及各种粉、粒、片材料的表面改性和纺织品的表面处理。次大气压下辉光放电的视觉特征呈现均匀的雾状放电；放电时电极两端的电压低而功率密度大；处理纺织品和碳纤维等材料时不会出
低温等离子体技术在有机净化废气中的应用与进展
低温等离子体技术在有机净化废气 中的应用与进展 姓名：xxx 专业：环境工程 班级：xxx 指导老师：xxx 2015年12月xx日
低温等离子体技术在净化有机废气中的应用与进展 摘要 随着现代工业的快速发展，工业三废的排放量与日俱增，尤其是挥发性有机废气(VOCs)的排放，挥发性有机废气种类繁多、毒性强、扩散面广，是继颗粒物、二氧化硫、氮氧化合物之后又一类不容忽视的大气污染物。传统的有机废气处理方法存在流程复杂、运行成本高、处理效率低下、易产生二次污染等问题。低温等离子体技术利用自由基、高能电子等活性粒子与有机废气分子发生一系列理化反应，使有害气体在短时间内迅速催化降解为CO2和H2O以及其他小分子化合物。低温等离子体技术工艺流程简单、开停方便、运行费用低、去除效率高，在治理上具有明显优势,是国内外目前的研究热点之一。本文综述了低温等离子体在催化剂处理挥发性有机废气方面的技术研究进展，并展望了等离子体技术在废气处理领域的发展方向。 关键词：低温等离子体；有机挥发性废气(VOCs)；催化降解
1 引言 工农业生产过程不可避免地要排放挥发性有机废气(VOCs)，这是污染环境、危害人类健康的重要来源[1-2]。挥发性有机废气排放到大气中会引起光化学烟雾、臭氧层破坏等环境问题；大部分的VOCs 还具有毒性、刺激性、甚至致癌作用，对人体健康造成严重的危害[3]。为了应对(VOCs)对环境的破坏以及对人体健康的威胁，挥发性有机废气处理技术迅速成为国内外的研究热点之一。 2 常用有机废气处理技术 目前国内外有多种技术用于处理挥发性有机废气，其中较为常见的方法有：燃烧法、冷凝法、吸收法、吸附法、生物法、低温等离子体法等。 2.1 燃烧法 通过燃烧将VOCs转化为无害物质的过程称为燃烧法[4]。燃烧法的原理是燃烧氧化作用及在高温下的热分解。因此，燃烧法只适用于处理可燃的或在高温下易分解的VOCs。 2.2 冷凝法 冷凝法处理VOCs是利用废气中的各组分饱和蒸汽压不同这一特点，采用降温、升压等方法，将气态的VOCs液化分离[5]，但冷凝法不适用于低浓度废气的处理。 2.3 吸收法 吸收法的原理是吸收质（VOCs）与吸收剂（水、酸溶液、碱溶液等）发生化学反应从而达到吸收去除效果。当VOCs成分复杂需多段净化时，该方法便不再适用，并且该法设备易腐蚀，易形成二次污染[6]。 2.4 吸附法 吸附法是用多孔性固体活性炭、分子筛、交换树脂、硅胶、飞灰等吸附去除废气。吸附法对大部分VOCs均适用，一般作为其他方法的后续处理[7]。但是吸附法也有它的缺点投资高、吸附剂用量大、再生困难、能耗大、占地面积大等缺点。
等离子体及其技术的应用
等离子体及其技术的应用 摘要: 随着等离子体技术的迅速发展，逐渐形成了一个新兴的等离子体化工体系。我们知道，普通化学反应和化工设备中所产生的温度只有二千多度。而在各种形式的气体放电所形成的低温等离子体中电子温度可达一万度以上，足以造成各种化学键的断裂，或使气体分子激发电离，产生许多在通常条件下不能发生的化学反应，获得通常条件下不能得到的化合物或化工产品，并且获得的化合物与化工产品不会产生热分解。这势必会造就很多性能优良的新物质，其也将会有广泛的应用前景。 关键词：等离子体；喷涂；焊接；尾气处理；隐身技术
Plasma and its technical application ABSTRACT With the rapid development of plasma technology, and gradually formed a new plasma chemical system.We know, the common chemical reaction and chemical engineering equipments only produce two thousand degrees temperature.The temperatures that in low temperature plasma electronic produced by all forms of gas discharge up to ten thousand degrees or above,more enough to fracture all sorts of the chemical bonds, or make the gas molecule ionization, produce many chemical reactions that can't happened in usual conditions , get compound or chemical products that can't achieved in usual conditions , and the products won't occur thermal decomposition.It will produce a lot of new substances that performance excellent ,and have a broad application prospect. keywords:plasma；flame plating；soldering；tail gas treatment；invisible technology
低温等离子体消毒
低温等离子体消毒 1.消毒灭菌的定义 2.低温等离子体灭菌技术 3.低温等离子体的消毒机理 4.低温等离子灭菌的优缺点 5.低温等离子体杀菌消毒技术的应用 消毒灭菌的定义 消毒：消毒是指用化学的或物理的方法杀灭或消除传播媒介上的病原微生物，使之达到无传播感染水平的处理即不再有传播感染的危险。灭菌：灭菌是指杀灭或去除外界环境中一切微生物的过程。包括致病性微生物和不致病的微生物，如细菌（含芽胞）、病毒、真菌（含孢子）等，一般认为不包括原虫和寄生虫卵，以及藻类。灭菌是获得纯培养的必要条件，也是食品工业和医药领域中必需的技术。 灭菌是个绝对的概念，意为完全杀灭所处理微生物，经过灭菌处理的物品可以直接进入人体无菌组织而不会引起感染，因此，灭菌是最彻底的消毒。然而事实上要达到这样的程度是困难的，因此国际上通用方法规定，灭菌过程必须使物品污染的微生物的存活概率减少到E-6 (灭菌保证水平)，换句话说，要将目标微生物杀灭率达到99.9999%。在当前面对如此严苛的灭菌要求，理想的灭菌器应该具有如下的特点和性能： ( 1 )灭菌速度应尽量快，时间要短； ( 2 )灭菌温度应该低于 5 5℃左右，对器械、物品损伤尽量小；
( 3 )灭菌时对整个环境无影响，灭菌残留物是无害的； ( 4 )能够满足多种物品的灭菌要求； ( 5 )使用耗材价格不能过高。 现如今所使用的灭菌方法多为热力灭菌、辐射灭菌、环氧乙烷灭菌、低温甲醛蒸汽灭菌以及使用各种灭菌剂如戊二醛、二氧化氯、过氧乙酸和过氧化氢等长时间浸泡的方法。 这些灭菌方法存在着许多限制条件，如会对环境造成危害、灭菌时间过长、灭菌温度过高致使器械损伤较大、食品营养流失等 随着对消毒、灭菌的处理要求越来越高。传统灭菌方法的局限性正在促使新的灭菌技术的产生和发展。 低温等离子体灭菌技术 等离子体灭菌技术是新一代的高科技灭菌技术，它能克服现有灭菌方法的一些局限性和不足之处，提高消毒灭菌效果。 例如对于不适宜用高温蒸汽法和红外法消毒处理的塑胶、光纤、人工晶体及光学玻璃材料、不适合用微波法处理的金属物品，以及不易达到消毒效果的缝隙角落等地方，采用本技术，能在低温下很好地达到消菌灭菌处理而不会对被处理物品造成损坏。本技术采用的等离子体工作物质无毒无害。本技术还可应用到生产流水线上对产品进行消毒灭菌处理。 在环境问题越来越受到人们关注的今天，常压低温等离子体消毒作为一种清洁的消毒方法将会有一个广阔的应用前景。等离子体灭菌是医疗卫生、制药、生物工程食品行业灭菌技术的未来发展方向。
2.2和2.3气体放电等离子体及其应用
电容耦合射频放电 为了维持直流辉光放电，电极必须是可导电的。如果其中一端或两端电极都不可导电，如当辉光放电用于绝缘材料的光谱化学分析或介质薄膜的沉积，此时电极表面附着绝缘材料，电极因正负电荷的积累而充电，辉光放电熄灭。为了解 决这个问题，可以在电极间加交流电压，这样，每个电极都可以充当阳极和阴极，在电压正半周期时积累的部分电荷将会在电压负半周期时被抵消。 通常，电压频率为射频范围（1kHz-310kHz ，常见频率为13.56MHz ）。严格的说，在其他电压频率时，也会产生电容耦合放电，所以称其为交流放电更合适。另外，频率应该很高，这样半个周期才会比绝缘体充满电的时间短。否则，电极将会相继呈相反极性，引起短暂放电，而不是持续放电。由计算可得，当所加电压频率大于100kHz 时，放电能持续。实际上，很多射频辉光放电过程产生于13.56MHz 。因为该频率是国际通信局规定的，其在传播一定能量的时候不会对通信产生干扰。 此时需要强调，所谓电容耦合，指的是将输入功率耦合为放电一种方式，也就是说，利用两个电极及其鞘层形成一个电容。后面会讲到，射频功率也可以利用其它方法耦合放电。 在典型射频频率下，电子和离子的行为完全不同，这可通过它们不同的质量解释。电子质量小，可以跟得上射频电压产生的时变电场的变化。实际上，电子的固有频率，或所谓的电子等离子体频率为：;02εe e pe m e n w = e pe n f 9000=（Hz ） （1） e n 用3-cm 表示。当电子密度从1010变化到 31310-cm 时，等离子体频率由9×810变化至3× 1010Hz ，比13.56MHz 大很多。如果电压频率小于 离子等离子体频率，离子可以跟得上鞘层内的电 场的变化。由于离子等离子体频率与质量呈反 比，电子可以跟的上典型射频时电场的变化，而 离子只能跟得上随时间均匀变化的电场。 电容耦合射频放电的另一个重要的方面是， 自给偏压现象，也是由电子和离子质量的不同引 起的。当两电极大小不同时，或当射频电源与电 极之间形成耦合电容时，或电极是绝缘的（因为可以把它当作电容），自给偏压也称直流偏压便会形成。当在由电极形成的电容上施加一方波（见图3）时，等离子体电压值将达到所加电压的值。当所加电压刚开始为正时，如图3，电子将加速向电极运动。因此，电容将通过电子电流迅速充电，等离子体电压下降。半个周期后，所加电压极性改变时，等离子体电压改变相同的数值（即施加电压幅值的2倍）。电容此时通过离子电流已充电完成，等离子体电压将下降，但比先前下降的少，因为离子的迁移率较低，导致离子流通量较小。又经过半个周期时，电压极性改变，同样等离子体电压极性也改变。此时，等离子体电压下降更快，因为电容因电子流又充满了电。此过程周而复始，直到电容最终充满足够的阴极电荷，此时电子和离子在一个射频周期内流量相同。最终在射频功率电极间形成一个随时间均匀变化的负直流偏压（图3中的虚线表示）。需要说明的是，该现象也会发生在地极中，但影响很小。图4为一典型的正弦电压，其频率为13.56MHz ，以及其所对应的直流偏压。
低温等离子体对材料的表面改性
低温等离子体对材料的表面改性 张 波 冷等离子体对材料的表面改性,通过放电等离子体来优化材料的表面结构,是一种非常先进的材料表面改性方法。冷等离子体的特殊性能可以对金属、半导体、高分子等材料进行表面改性,该技术已广泛应用于电子、机械、纺织等工程领域。 等离子体是 物质的第四态 ,它是由许多可流动的带电粒子组成的体系。等离子体的状态主要取决于它的化学成分、粒子密度和粒子温度等物理化学参量,其中粒子的密度和温度是等离子体的两个最基本参量。实验室中采用气体放电方式产生的等离子体主要由电子、离子、中性粒子或粒子团组成。描述等离子体的密度参数和温度参数主要有:电子温度T e、电子密度n e、离子温度T i、离子密度n i、中性粒子温度T g、中性粒子密度n g。在一般情况下,等离子体呈现宏观电中性,当等离子体处在平衡状态时,n e n i=n g。可以用物理参量电离度 =n e/ (n e+n g)来描述等离子体的电离程度,低气压放电产生的等离子体是弱电离的等离子体( 1), =1时,为完全电离等离子体。 等离子体按照其组成粒子的能量大小及热力学性质,可分为高温等离子体和低温等离子体。高温等离子体中带电粒子的温度可达到绝对温度几千万度到上亿度,如太阳上的核聚变及地球上的热核聚变反应等。低温等离子体又分为热等离子体(热力学平衡)和冷等离子体(非热力学平衡),其中热等离子体中粒子的能量特别高,通常用于需要高温作业的领域,如磁流体发电,等离子体焊接、切割,等离子体冶炼,等离子体喷涂,等离子体制备超细粉等。实验室中采用低气压放电产生的等离子体,电子温度T e约为1~10eV(1eV=11600K),而离子温度T i只有数百开尔文,基本上等于中性粒子的温度,所以这种等离子体称为冷等离子体。正因为冷等离子体的宏观温度与室温相差无几,所以有着重要应用价值,如用于材料的表面改性以及光源等。 对于冷等离子体对高分子材料表面改性的作用机理,一般认为冷等离子体中含有大量电子、离子,激发态的分子和原子、自由基及紫外光等活性粒子,这些粒子的能量大多在0~20eV之间,而高分子材料大多是由C、H、O、N四种元素组成,这些分子之间的键能也多在l~10eV之间,如C-H(4 3eV)、C-N(2 9eV)、C-C(3 4eV)、C=C(6 leV)等,恰恰在等离子体的能量作用范围之内,因而等离子体对高分子材料表面改性十分有效,可改变其表面的化学组分和化学结构。冷等离子体对高分子材料的表面改性可分为三类:第一种是非聚合性气体的等离子体表面处理,这是通过非聚合性气体(如O2、N2、NH3等)在等离子体的气氛下使材料表面化学组分和结构发生变化;第二种是聚合性气体的等离子体聚合,这是用有机物、有机硅化合物或金属有机化合物等在材料表面生成聚合物薄膜;第三种是等离子体接枝,即在被等离子体激活的材料表面引进化学基团。总之,由于冷等离子体中含有大量电子、离子,激发态的原子、分子和自由基等活性粒子,这些活性粒子和材料相互作用使材料表面发生氧化、还原、裂解、交联和聚合等各种物理和化学反应,从而优化材料表面性能,增加材料表面的吸湿性(或疏水性)、可染性、粘接性、抗静电性及生物相容性等。 冷等离子体发生装置与 真空紫外光对材料改性的影响 冷等离子体装置,在密封容器中设置特定的电极形成电场,用真空泵实现一定的真空度,随着气体愈来愈稀薄,分子间距及分子或离子的自由运动距离也愈来愈长,它们在电场作用下发生碰撞而形成等离子体;因这时会发出辉光,故称为辉光放电。辉光放电时的气压大小对材料处理效果有很大影响,其他影响因素还有放电功率、气体成分、材料类型等。电源作为等离子体发生装置的主要部件,功率范围一般在50~500W之间,根据电源频率的不同可分为直流、低频(50Hz~50kHz)、射频(指定频率13 56MH z)、微波(常用2450MHz)。图1~图3分别是各种辉光放电装置示意图。 冷等离子体对材料表面改性的原理研究,过去一般停留在等离子体(电子、离子等)对材料表面的作用,这里介绍表面改性机制的新进展 真空紫外光(VUV)对材料的表面改性。一般认为,材料表面改性的机制,主要是自由基化学反应,但自由基扩
等离子体及其技术应用
等离子体及其技术应用 生化系化学教育姓名：蒋敏学号：20101420 摘要：通过介绍等离子体的概念、分类、特性、原理及其在化学工业、材料工业、电子工业、能源方面和机械工业、国防工业、生物医学及环境保护方面的技术应用。 关键词：等离子体、概念、特性、原理、应用 前言：等离子体是宇宙中物质存在的一种状态。物质除固、液、气三态外，还有第四种状态即等离子态。所谓等离子体就是气体在外力作用下发生电离，产生电荷相反、数量相等的电子和正离子以及游离基(电子、离子和游离基之间又可复合成原子和分子)，由于在宏观上呈中性，故称之为等离子体。处于等离于态的各种物质微粒具有较强的化学活性，在一定的条件下可获得较完全的化学反应，物质的各态之间是可以相互转化的。 1. 等离子体 等离子体是由电子、离子等带电粒子以及中性粒子(原子、分子、微料等)组成的, 宏观上呈现准中性, 且具有集体效应的混合气体。所谓准中性是指在等离子体中的正负离子数目基本相等, 系统在宏观上呈现中性, 但在小尺度上则呈现出电磁性, 而集体效应则突出地反映了等离子体与中性气体的区别。 1.1等离子体的含义 由电子、离子和中性粒子三种成分组成。其中电子和离子的电荷总数基本相等，因而作为整体是电中性的。等离子体是由大量带电粒子组成的有宏观空间尺度和时间尺度的体系。 1.2等离子体的产生 对液体加热使之温度升高，可以使它转化为气体。在通常的气体中，物质的最小单元是分子。如果对气体再加热使气体温度升高时，分子会分解成单个原子，这种以原子为基本单元而组成的气体叫做原子气体。使原子气体的温度再升高，原子运动的速度增大。通过相互碰撞使之电离出自由电子和阳离子，当许多原子被电离之后，会形成一个电离过程、电离成的离子与电子复合成中性微粒过程之间的动态平衡，因此