等离子发生器的工作原理及构造
一． 工作原理：
1. 电弧的物理本质——气体放电
电弧是在阴、阳两电极和它们之间的气体空间组成。电弧的带电粒子主要依靠气体空间的气体的电离和阴极电子发射两个物理过程所产生的。同时伴随着气体分子的离解、激励、扩散、复合等过程。 2. 电离、电离度
● 电离：给气体以足够的能量。当气体粒子（分子和原子）的平均动
能大于其电离能时，束缚在原子轨道上运动的电子就会脱离其轨道成为自由电子，失去电子的原子带有正电荷成正电离子。这种中性气体分子或原子分离成正离子和电子的现象称为电离。
气体电离因外加能量的种类不同可分为热电离，电场电离，光电离三种。
外界能量传递给气体粒子的途径，从本质上讲只有两种：碰撞传递和光辐射传递。
● 激励：当中性气体粒子受到外来能量还不足以使电子完全脱离原子或
分子，但可以使电子从低能级转移到高能级，使中性粒子的稳定状态被破坏，这种状态称为激励。
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● 电离度α：
α＝ ηe ηe＋ηg ηe——电子密度 ηg——中性粒子密度 ηi——粒子密度，通常ηe＝ηi （公式中无此项）
* 在热力学平衡条件下，电离度α仅与气体种类、粒子密度和温度有关。 3. 电子发射：
电弧中起导电作用的带电粒子除依靠电离过程产生外，还要从电极表面发射电子。使一个电子由金属表面飞逸出来所需最低外加能量称为逸出功。不同金属材料有不同的逸出功。所有金属的氧化物的逸出功都比原金属小。
按外加能量的形式不同，电子发射机构有热发射、电场发射、光发射、粒子碰撞发射四种。
4. 等离子体---物质的第四态。
所谓等离子体是气体电离度α达到一定程度的气体，这种等离子体具有下列特性：
A. 导电性: 因为等离子体中存在自由电子、正、负离子,所以有很强的导电性.
B. 电准中性:在等离子的空间内,带正电荷和带负电荷的粒子数量相等,符号相反,故等离子体呈电中性.
C. 与磁场的可作用性:等离子体是带电粒子组成的导电体,所以可用磁
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场控制等离子体的位置、形状和运动.
在物理学中规定: α＞0.1%是等离子体.它具备等离子体的特性
α≤0.1%为弱电离气体.这种气体的性质和没有发生
电离的气体性质接近
等离子体分类: 按温度分
5．等离子弧——此名来源与等离子体这一术语.
等离子弧: 自由电弧通过压缩形成的，又称“压缩电弧”压缩电弧的截面变小，比一般电弧的能量更集中、温度更高、流速更快，电离度大。
产生压缩电弧的装置——等离子发生器
等离子电弧在等离子发生器中形成的过程中，受到三种压缩效应。它所产生的等离子弧比任何火焰和一般电弧高的多的温度和很高的流速。这三种压缩是：
A. 机械压缩效应：
在阴、阳极之间的气流连续地流过阳极的孔道，而被电离形成的电弧，通过直径较小的孔道喷出，使电弧被机械的几何尺寸进行强行压缩。显然，阳极孔径越小，孔道越长，对电弧的压缩越甚。
B. 热压缩效应：
高温等离子体 :
热等离子体
低温等离子体
冷等离子体
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等离子发生器的工作原理及构造(试题学习)
