【正文】 新工藝的出現(xiàn)，它們都是由于相關(guān)科學(xué)的發(fā)展對這門邊緣科學(xué)的促進(jìn)作用。激光束、電子束成功地應(yīng)用于現(xiàn)代材料表面改性，出現(xiàn)了如激光表面涂敷、激光表面合金化、激光表面淬火、電子束表面淬火、表面鍍膜等等多種現(xiàn)代材料表面改性技術(shù)。后來，激光器與電子束裝置的應(yīng)用，出現(xiàn)了激光束、電子束的淬火技術(shù)?，F(xiàn)代材料表面改性技術(shù)是一門由多種學(xué)科發(fā)展而來的技術(shù)組合，其發(fā)展經(jīng)歷了很長，很復(fù)雜的過程。但是由于零件的材質(zhì)、形狀、使用環(huán)境、受力狀態(tài)等不同，每種表面改性技術(shù)均有它的局限性，不可能采用相同的表面改性技術(shù)。由于等離子體技術(shù)涉及物理、化學(xué)、反應(yīng)工程等諸多學(xué)科，因此開展各學(xué)科的協(xié)作研究與開發(fā)，是實現(xiàn)處理裝置的大型化與小型化工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵。對于這種低濃度氣體一般的吸收和吸附由于傳質(zhì)推動力較低，凈化效果不夠理想；催化燃燒對低濃度氣體或間歇排放廢氣的處理也不經(jīng)濟。大連理工大學(xué)設(shè)計的3000m3／h煙氣脫硫試驗裝置的脫硫效率達(dá)75％～80％，并通過了國家驗收。我國是世界燃媒大國，治理煙氣是環(huán)境保護(hù)工作的重點之一。這就在理論上證明了開發(fā)煙氣脫硫、脫氮和除塵一體化裝置是完全可行的。在低溫等離子體中，可能發(fā)生各種類型的化學(xué)反應(yīng)，這主要取決于電子的平均能量、電子密度、氣體溫度、污染物氣體分子濃度及共存的氣體成份。希望通過下面的內(nèi)容能使同學(xué)們加深對輝光放電應(yīng)用的理解。 按照外界電離源有無，氣體放電可以分為()。()。 正確答案：A “低溫等離子體有機廢氣凈化設(shè)備”利用低溫等離子體產(chǎn)生的具有高氧化性的臭氧，在催化劑的作用下，使有機廢氣在較低的溫度完全轉(zhuǎn)化?？茖W(xué)家預(yù)測：二十一世紀(jì)低溫等離子體科學(xué)與技術(shù)將會產(chǎn)生突破。可產(chǎn)生大氣壓非平衡態(tài)等離子體的機理尚不清楚，在高氣壓下等離子體的輸運特性的研究也剛剛起步，現(xiàn)已形成新的研究熱點。此時，電子在與離子或中性粒子的碰撞過程中幾乎不損失能量，所以有TeTi , TeTn。電離度大于1%(β≥102)的稱為強電離等離子體，像火焰中的等離子體大部分是中性粒子(β103 )，稱之為弱電離等離子體。通常，等離子體中存在電子、正離子和中性粒子(包括不帶電荷的粒子如原子或分子以及原子團(tuán))等三種粒子。在人工生成等離子體的方法中，氣體放電法比加熱的辦法更加簡便高效，諸如熒光燈、霓虹燈、電弧焊、電暈放電等等。從剛才提到的微弱的蠟燭火焰，我們可以看到等離子體的存在，而夜空中的滿天星斗又都是高溫的完全電離等離子體。那么對于氣態(tài)物質(zhì)，溫度升至幾千度時，將會有什么新變化呢? 由于物質(zhì)分子熱運動加劇，相互間的碰撞就會使氣體分子產(chǎn)生電離，這樣物質(zhì)就變成由自由運動并相互作用的正離子和電子組成的混合物（蠟燭的火焰就處于這種狀態(tài)）。放電過程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個體系呈現(xiàn)低溫狀態(tài)，所以稱為低溫等離子體。 真空放電是指在完全真空條件下產(chǎn)生的輝光放電。（三）判斷題輝光放電的影響因素包括氣壓、氣體成分()。 在陰極附近，二次電子發(fā)射產(chǎn)生的電子在較短距離內(nèi)尚未得到足夠的能使氣體分子電離或激發(fā)的動能，所以緊接陰極的區(qū)域不發(fā)光。輝光放電的特征是電流強度較?。s幾毫安），溫度不高，故電管內(nèi)有特殊的亮區(qū)和暗區(qū)，呈現(xiàn)瑰麗的發(fā)光現(xiàn)象。輝光的顏色決定于管內(nèi)所充氣體的成分，如氖顯紅色，氬顯淺紫色，汞顯淡藍(lán)色，氦顯粉紅色等。在玻璃管兩端各接一平板電極，充入惰性氣體，加數(shù)百伏直流電壓，管內(nèi)便產(chǎn)生輝光放電，其電流為104～102A。輝光放電的主要應(yīng)用是利用其發(fā)光效應(yīng)（如霓虹燈、日光燈）以及正常輝光放電的穩(wěn)壓效應(yīng)（如氖穩(wěn)壓管）。而在陰極輝區(qū)，電子已獲得足夠的能量碰撞氣體分子，使之電離或激發(fā)發(fā)光。 輝光放電時，在放電管兩極電場的作用下，電子和正離子分別向陽極、陰極運動，并堆積在兩極附近形成空間電荷區(qū)。其中以負(fù)輝光區(qū)、法拉第暗區(qū)和正柱區(qū)為主體。輝光放電的特征是電流強度較小（約幾毫安），溫度不高，故電管內(nèi)有特殊的亮區(qū)和暗區(qū)，呈現(xiàn)瑰麗的發(fā)光現(xiàn)象。氣體放電技術(shù)輔導(dǎo)資料四主 題：輝光放電學(xué)習(xí)時間：2011年5月2日－5月8日內(nèi) 容：我們這周學(xué)習(xí)輝光放電理論的相關(guān)內(nèi)容。 A. 擊穿形成的時延問題B. 混合氣體中的潘寧效應(yīng)C. 用電子附著理論解釋負(fù)電性氣體的高擊穿電壓D. 氣壓、極距等擊穿電壓的影響正確答案：A對于脈沖電壓擊穿的機制，看法比較一致?！∮捎诟哒婵諣顟B(tài)下氣體密度減少到很小的程度,電子或離子的自由程將很長,以致在間隙中不易發(fā)生碰撞電離，因此間隙的擊穿電壓將會很高（帕邢定律的左半支曲線）。④電極面積增大，擊穿電壓將有所降低。陰極材料的結(jié)構(gòu)，例如有無雜質(zhì)，單晶或多晶，是否有位錯等，也會影響擊穿電壓的大小。高氣壓電擊穿有以下特點：①超過一定氣壓Pc之后（各種氣體的Pc值不同,例如SF6的Pc約在6kg/cm2 以上），擊穿電壓有較大的分散性。高氣壓電擊穿擊穿電壓與時延的關(guān)系曲線常稱伏秒特性（見絕緣強度）?！_擊電壓作用下的氣體介質(zhì)擊穿現(xiàn)象。“飽和”現(xiàn)象是由于試驗室墻的影響引起的。圖中,曲線2是棒棒電極間隙，上棒電極均為5m，下棒電極分別為6m及3m，兩者的擊穿電壓稍有差異。在極不均勻電場的間隙中（如棒－板間隙），擊穿總是發(fā)生在棒電極處于正極性的狀態(tài)，因而交流擊穿電壓幅值與正極性棒對負(fù)極性板間隙的直流擊穿電壓相近。在 ～3m電極間距離范圍內(nèi)，棒對板間隙的平均擊穿場強Eb分別約為：正極性棒電極時，E+≈；負(fù)極性棒電極時，E≈10kV/cm。式中d為電極間距離(cm)，δ為空氣相對密度。　直流電壓作用下的氣體介質(zhì)擊穿。氣體介質(zhì)在電場作用下發(fā)生碰撞電離而導(dǎo)致電極間貫穿性放電的現(xiàn)象。應(yīng)用湯森擊穿條件r(ead1)=1（見湯森理論）以及電離系數(shù) χ與(Pd)的關(guān)系式可以求出擊穿電壓公式式中A和B在一定E/P范圍內(nèi)是常數(shù)。不滿足自持條件時的放電，電流逐步減為零，此時間隙中氣體未擊穿，仍保持絕緣狀態(tài)。實際過程比這 要復(fù)雜一些，例如間隙中空間電荷的積累會引起電場畸變；陰極表面還存在光電發(fā)射和其他粒子轟擊陰極表面的過程；間隙氣體中還有光電離和電附著作用等。cm1）。若每個電子在電場中移動單位距離時產(chǎn)生的電離次數(shù)為α(湯森電離系數(shù)),則可推知n0個自由電子在由陰極向陽極運動中經(jīng)過距離n后將增加到n0ead,而每個電子產(chǎn)生的正離子－電子對數(shù)為ead1。一、學(xué)習(xí)要求1．掌握湯森放電理論；2．了解帕邢定律；二、主要內(nèi)容（一）湯森放電理論解釋氣體放電機制的最早理論。()。那么，氣體放電過程中的主要運動形式是()。用于切割鋼鋁及其合金，切割厚度大。 　　②等離子體噴涂：許多設(shè)備的部件應(yīng)能耐磨耐腐蝕、抗高溫，為此需要在其表面噴涂一層具有特殊性能的材料。普通氣體溫度升高時，氣體粒子的熱運動加劇，使粒子之間發(fā)生強烈碰撞，大量原子或分子中的電子被撞掉，當(dāng)溫度高達(dá)百萬開到1億開，所有氣體原子全部電離．電離出的自由電子總的負(fù)電量與正離子總的正電量相等．這種高度電離的、宏觀上呈中性的氣體叫等離子體．等離子體和普通氣體性質(zhì)不同，普通氣體由分子構(gòu)成，分子之間相互作用力是短程力，僅當(dāng)分子碰撞時，分子之間的相互作用力才有明顯效果，理論上用分子運動論描述．在等離子體中，帶電粒子之間的庫侖力是長程力，庫侖力的作用效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過帶電粒子可能發(fā)生的局部短程碰撞效果等離子體中的帶電粒子運動時，能引起正電荷或負(fù)電荷局部集中產(chǎn)生電場電荷定向運動引起電流，產(chǎn)生磁場．電場和磁場要影響其他帶電粒子的運動，并伴隨著極強的熱輻射和熱傳導(dǎo)；等離子體能被磁場約束作回旋運動等．等離子體的這些特性使它區(qū)別于普通氣體被稱為物質(zhì)的第四態(tài)． 在宇宙中，等離子體是物質(zhì)最主要的正常狀態(tài)．宇宙研究、宇宙開發(fā)、以及衛(wèi)星、宇航、能源等新技術(shù)將隨著等離子體的研究而進(jìn)入新時代．等離子體主要用于以下3方面。對于整個宇宙來講，幾乎99．9％以上的物質(zhì)都是以等離子體態(tài)存在的，如恒星和行星際空間等都是由等離子體組成的。例如焊工們用高溫等離子體焊接金屬。等離子體是一種很好的導(dǎo)電體，利用經(jīng)過巧妙設(shè)計的磁場可以捕捉、移動和加速等離子體。為使電流不致過大,回路中串聯(lián)一個電阻（即限流電阻）。在管壁附近,雙極性擴散受到管壁的影響。 情況是電子、正離子濃度相等（即等離子體）的情況時，這時出現(xiàn)所謂雙極性擴散。一、學(xué)習(xí)要求1．掌握帶電粒子在氣體中的作用；2．掌握等離子體的概念；3. 了解等離子的應(yīng)用；二、主要內(nèi)容（一）帶電粒子在氣體中的作用當(dāng)帶電粒子在氣體中的分布不均勻時，就出現(xiàn)沿濃度遞減方向的運動，這稱為擴散。 正確答案：A 三、重要考點（一）單選題在電場作用下,帶電粒子在氣體中運動時,一方面沿電力線方向運動，不斷獲得能量；一方面與氣體分子碰撞，作無規(guī)則的熱運動，不斷損失能量。這個過程稱為潘寧效應(yīng)。引起電離的碰撞次數(shù)與總碰撞次數(shù)之比，稱為電離幾率?！　‘?dāng)受激原子尚未回到基態(tài)時，如受到電子的再次碰撞就可能轉(zhuǎn)入更高的激發(fā)態(tài)。 在某些情況下，受激原子不能以輻射光量子的形式自發(fā)回到正常狀態(tài),這時便稱為處于亞穩(wěn)狀態(tài),處于亞穩(wěn)狀態(tài)的原子稱為亞穩(wěn)原子。受激發(fā)后的原子停留在激發(fā)狀態(tài)的時間很短暫（約為106秒），便從能量為Em的 體放電。包括電暈放電、輝光放電、電弧放電、火花放電等。主要的形式有暗放電、輝光放電、電弧放電、電暈放電、火花放電、高頻放電等。氣體放電技術(shù)輔導(dǎo)資料一主 題：氣體放電理論概述學(xué)習(xí)時間：2011年4月15日－4月17日內(nèi) 容：我們這周主要學(xué)習(xí)氣體放電理論的相關(guān)內(nèi)容。依氣體壓力、施加電壓、電極形狀、電源頻率的不同，氣體放電有多種多樣的形式?；具^程的相互制約決定放電的具體形式和性狀（二）氣體放電理論氣體中流通電流的各種形式的統(tǒng)稱。對于離子，K是一個常數(shù)；對于電子，它并不是一個常數(shù),而與電場強度E有關(guān)。 引起激發(fā)的碰撞數(shù)與碰撞總數(shù)之比，稱為碰撞幾率。氣體放電時伴隨有發(fā)光現(xiàn)象，主要就是由于這個原因。亞穩(wěn)原子的壽命約為104～102秒；由于它壽命較長,在放電中常常起重要的作用。與激發(fā)的情況類似，電子的動能必須達(dá)到或大于某一數(shù)值eVi，碰撞才 同樣，即使能量高于電離能，碰撞也僅有一部分能引起電離。這種過程只有在亞穩(wěn)原子的亞穩(wěn)電位高于中性分子的電離電位（如氖的亞穩(wěn)原子碰撞氬原子）時才可能出現(xiàn)。②電子和正離子分別向器壁擴散并附于其上，復(fù)合后變?yōu)橹行栽与x去。對于離子，K是一個常數(shù)；對于電子，它并不是一個常數(shù),而與電場強度E有關(guān)。 ，一端出現(xiàn)負(fù)電荷，另一端出現(xiàn)正電荷，內(nèi)部電場強度為零，達(dá)到靜電平衡C. 電介質(zhì)處于電場中時，電介質(zhì)表面出現(xiàn)正負(fù)電荷D. 電介質(zhì)處于電場中時，介質(zhì)表面不會出現(xiàn)電荷正確答案：D(二) 判斷題電極間原電場E0與介質(zhì)內(nèi)部的電場Ed相反，與束縛電荷在氣隙中形成的電場Eg相同，放電停止。希望通過下面的內(nèi)容能使同學(xué)們加深對氣體放電技術(shù)知識的理解。 多種帶電粒子同時存在于氣體時，擴散現(xiàn)象變得復(fù)雜。兩種帶電粒子的擴散速率始終一致，但電子總是在前方，離子則在其后。 　氣體放電的重要形式 最早研究的氣體放電形式是低氣壓（1～100帕）直流放電，即在氣體中置入兩個電極,通以直流電壓而得到的放電。(二)等離子體的概念等離子體又叫做電漿，是由部分電子被剝奪后的原子及原子被電離后產(chǎn)生的正負(fù)電子組成的離子化氣體狀物質(zhì)，它廣泛存在于宇宙中，常被視為是除去固、液、氣外，物質(zhì)存在的第四態(tài)?，F(xiàn)在人們已經(jīng)掌握利用電場和磁場產(chǎn)生來控制等離子體。在自然界里，熾熱爍爍的火焰、光輝奪目的閃電、以及絢爛壯麗的極光等都是等離子體作用的結(jié)果。在通常情況下，即上述物質(zhì)前三種形態(tài)，電子與核之間的關(guān)系比較固定，即電子以不同的能級存在于核場的周圍，其勢能或動能不大。獲得Zr、Mo、Ta和Ti；用等離子體熔化快速固化法可開發(fā)硬的高熔點粉末，如碳化鎢鈷、MoCo、MoTiZrC等粉末等離子體冶煉的優(yōu)點是產(chǎn)品成分及微結(jié)構(gòu)的一致性好，可免除容器材料的污染。特點是焊縫平整，可以再加工,沒有氧化物雜質(zhì),焊接速度快。輸運現(xiàn)象是指當(dāng)系統(tǒng)的熱力學(xué)平衡被破壞之后，發(fā)生一些物理量的移動現(xiàn)象，直至新平衡形成。 正確答案：ABC希望通過下面的內(nèi)容能使同學(xué)們進(jìn)一步加深對氣體放電技術(shù)知識的理解。他設(shè)想有n0個自由電子在電場作用下由陰極向陽極運動,只要電場足夠強,電子在與氣體分子碰撞時會引起后者電離，發(fā)展成電子崩。對于不同間隙介質(zhì)都有不同的臨界擊穿電場強度Ec（大氣中約30kVα 值必須足夠大才能產(chǎn)生足夠的電離次數(shù)及離子數(shù)，滿足自持放電條件使間隙被擊穿。電流的周期性變化說明間隙中電離、陰極發(fā)射電子等一次次的循環(huán)。表達(dá)為:擊穿電壓U（千伏）是電極距離d（厘米）和氣壓P（托）乘積的函數(shù)（見圖）。氣壓過高或高真空中，放電過程不能用湯森理論，帕邢定律也不適用。直流電壓擊穿對于空氣介質(zhì)，擊穿電壓Ub可按經(jīng)驗公式進(jìn)行計算。②在極不均勻電場的情況下，如棒－板電極的間隙，擊穿場強Eb大為降低,并且還會出現(xiàn)極性效應(yīng),即正極性棒對負(fù)極性板的間隙擊穿電壓小于相反極性的情形， 引起極性效應(yīng)的原