等離子清洗機的等離子體都包含哪些基本粒子?
文章導(dǎo)讀:我們知道等離子清洗機產(chǎn)生的等離子體屬于弱電離的狀態(tài),所以低溫等離子體放電過程一般存在著六種基本粒子:光子、電子、基態(tài)原子(或分子)、激發(fā)態(tài)原子(或分子)以及正離子和負離子。
1、 等離子清洗機中的光子和電子不具備內(nèi)部結(jié)構(gòu),光子的能量決定于它的頻率v。
2、 等離子清洗機中的自由電子的能量由它的運動速度 v決定,從原子分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來分析,根據(jù)量子力學(xué)原理,它們可以處于大量不同能態(tài)中的任一個能態(tài),這些能態(tài)可按能量的大小排列成能級圖。
3、等離子清洗機中的原子的能級圖是由原子內(nèi)部所有的粒子共同決定的,未受擾動的原子和分子一般處于最穩(wěn)定的基態(tài)能級上,但我們感興趣的只是原子最外層的電子即價電子的能量,因為氣體放電過程主要是由這些電子參加的。當(dāng)價電子從外界獲得額外的能量時,它可以躍遷到更高的能級,原子處于激發(fā)態(tài)。電子處于激發(fā)能級上的時間很短(約10-8s),然后就躍遷回到基態(tài)或另一個較低的激發(fā)能級,并以光子的形式輻射出激發(fā)時獲得的額外能量。
也有一些能級(亞穩(wěn)能級)的壽命比較長,處于這些激發(fā)態(tài)的原子,如果不與別的粒子或腔壁碰撞,不可能以輻射光子的形式回到低能級,稱這些原子所處的激發(fā)態(tài)為亞穩(wěn)(見下圖)。原子處于亞穩(wěn)態(tài)的壽命可以10ms到幾秒,甚至幾天。當(dāng)電子獲得的能量超過電離能時,電子就與原子完全脫離而成為自由電子,原子則變成正離子。

分子的能級曲線
2、 等離子清洗機中的自由電子的能量由它的運動速度 v決定,從原子分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來分析,根據(jù)量子力學(xué)原理,它們可以處于大量不同能態(tài)中的任一個能態(tài),這些能態(tài)可按能量的大小排列成能級圖。
3、等離子清洗機中的原子的能級圖是由原子內(nèi)部所有的粒子共同決定的,未受擾動的原子和分子一般處于最穩(wěn)定的基態(tài)能級上,但我們感興趣的只是原子最外層的電子即價電子的能量,因為氣體放電過程主要是由這些電子參加的。當(dāng)價電子從外界獲得額外的能量時,它可以躍遷到更高的能級,原子處于激發(fā)態(tài)。電子處于激發(fā)能級上的時間很短(約10-8s),然后就躍遷回到基態(tài)或另一個較低的激發(fā)能級,并以光子的形式輻射出激發(fā)時獲得的額外能量。
也有一些能級(亞穩(wěn)能級)的壽命比較長,處于這些激發(fā)態(tài)的原子,如果不與別的粒子或腔壁碰撞,不可能以輻射光子的形式回到低能級,稱這些原子所處的激發(fā)態(tài)為亞穩(wěn)(見下圖)。原子處于亞穩(wěn)態(tài)的壽命可以10ms到幾秒,甚至幾天。當(dāng)電子獲得的能量超過電離能時,電子就與原子完全脫離而成為自由電子,原子則變成正離子。

原子或離子的激發(fā)能級
4、 等離子清洗機中的分子一般是由幾個原子組成的,由于這些原子之間的相互影響,分子能級比原子能級復(fù)雜,氣體分子的激發(fā)和電離也與氣體原子的激發(fā)和電離不同。分子的內(nèi)能除電子能量外,還有振動能和轉(zhuǎn)動能,這些能級也都是分立的,能級圖十分復(fù)雜如下圖所示。

分子的能級曲線
5、 等離子清洗機中的正離子的能態(tài)也可用能級圖來表示,正離子一次電離的原子的電離能相應(yīng)于原子產(chǎn)生二次電離所需的能量;負離子是電子附著到某些原子或分子(特別是那些外電子殼層幾乎填滿的原子或分子)上而形成的。負離子的能量等于原子或分子的基態(tài)能量加上電子親和能.。
6、 等離子清洗機中的氣體放電中的中性粒子是原子或分子。原子可以是惰性氣體原子或金屬蒸氣原子;分子可以是簡單的雙原子分子,也可以是復(fù)雜的多原子分子。氣壓的范圍跨度從零點幾帕到幾十萬帕,相應(yīng)粒子密度的變化范圍達108數(shù)量級。
通常等離子清洗機中的氣體放電中的帶電粒子是電子和各種離子,典型的氣體放電的電子密度是1016~1020/m3。氣體放電中的正離子和負離子與原來的中性粒子不同,例如在空氣放電等離子體中所產(chǎn)生的大量離子,其中包括N+、N、O+、O2、NO-、NO2、O2和O3等.。每一種離子都將影響氣體放電的電特性,不過電子的作用通常占主導(dǎo)地位。
等離子清洗機中的低溫等離子體中存在各種不斷運動和碰撞的粒子,它們都屬于非彈性碰撞,我們稱為等離子體元過程,即等離子體微觀過程,如下表
6、 等離子清洗機中的氣體放電中的中性粒子是原子或分子。原子可以是惰性氣體原子或金屬蒸氣原子;分子可以是簡單的雙原子分子,也可以是復(fù)雜的多原子分子。氣壓的范圍跨度從零點幾帕到幾十萬帕,相應(yīng)粒子密度的變化范圍達108數(shù)量級。
通常等離子清洗機中的氣體放電中的帶電粒子是電子和各種離子,典型的氣體放電的電子密度是1016~1020/m3。氣體放電中的正離子和負離子與原來的中性粒子不同,例如在空氣放電等離子體中所產(chǎn)生的大量離子,其中包括N+、N、O+、O2、NO-、NO2、O2和O3等.。每一種離子都將影響氣體放電的電特性,不過電子的作用通常占主導(dǎo)地位。
等離子清洗機中的低溫等離子體中存在各種不斷運動和碰撞的粒子,它們都屬于非彈性碰撞,我們稱為等離子體元過程,即等離子體微觀過程,如下表

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