【正文】 分為以下兩種。對(duì)于空氣介質(zhì)，擊穿電壓Ub可按經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。一般情況下,空氣介質(zhì)擊穿電壓也可近似地用30kv/cm的擊穿場(chǎng)強(qiáng)來估計(jì)。②在極不均勻電場(chǎng)的情況下，如棒－板電極的間隙，擊穿場(chǎng)強(qiáng)Eb大為降低,并且還會(huì)出現(xiàn)極性效應(yīng),即正極性棒對(duì)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)的原因是由于正離子比電子運(yùn)動(dòng)慢很多,在間隙中形成正極性空間電荷,改變了電場(chǎng)分布而引起不同的放電發(fā)展過程。工頻電壓擊穿在均勻電場(chǎng)(見不均勻電場(chǎng))的間隙中，工頻擊穿電壓和直流擊穿電壓相等。棒－板空氣間隙的交流平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)為Eа≈，與上述E+很接近。圖2為1～ 10m間隙距離的擊穿電壓曲線。這是因?yàn)榍€2的下棒電極短，大地的影響大。這些試驗(yàn)是在室內(nèi)進(jìn)行的，后來由戶外試驗(yàn)說明，并未出現(xiàn)“飽和”現(xiàn)象。進(jìn)行長(zhǎng)間隙的試驗(yàn)需要很大的試驗(yàn)室，投資很多。沖擊電壓擊穿沖擊擊穿電壓與試驗(yàn)電壓極性和電極形狀有關(guān)。電壓越高，擊穿時(shí)延越短。它對(duì)電力系統(tǒng)的絕緣配合有重要意義。而在一些高功率脈沖裝置產(chǎn)生的幾十納秒脈沖電壓下，間隙擊穿電壓則高得多?！∮捎跉怏w壓力與氣體密度成正比，因而氣壓將直接影響電子的自由程，從而影響電離和擊穿。然而高氣壓下氣體介質(zhì)擊穿的機(jī)理與湯森理論有很大差異。經(jīng)過多次放電之后(一般稱“鍛煉”)，擊穿電壓值漸趨穩(wěn)定。②陰極材料對(duì)擊穿電壓有影響。③電極表面狀態(tài)的影響。如電極經(jīng)拋光、除油等處理后，擊穿電壓比處理前高。⑤氣體中若含有水氣及懸浮尖埃等雜質(zhì)，則會(huì)降低擊穿電壓。高真空電擊穿。在真空放電中,電極表面過程,特別是陰極表面過程是非常重要的，許多研究工作圍繞著這個(gè)問題進(jìn)行，提出了各種真空擊穿放電模型，如場(chǎng)致發(fā)射模型、微粒模型、微放電模型等。對(duì)于穩(wěn)態(tài)電壓下的真空擊穿機(jī)制，,在間隙距離d≈103～101cm的區(qū)域，可能是場(chǎng)致發(fā)射引起擊穿；在d≈101～1cm的區(qū)域,可能是微放電的擊穿機(jī)制；更大的間隙， 可能是微粒擊穿機(jī)制。下列哪一個(gè)選項(xiàng)的內(nèi)容不能用湯生放電理論來解釋( )。 A. 德拜長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于等離子體系統(tǒng)的特征尺寸B. 德拜球內(nèi)部的粒子遠(yuǎn)大于1C. 等離子體頻率必須大于電子和中性粒子的碰撞頻率D. 等離子體頻率必須小于等于電子和中性粒子的碰撞頻率正確答案：ABC A. 錯(cuò)誤B. 正確正確答案：A希望通過下面的內(nèi)容能使同學(xué)們加深對(duì)輝光放電知識(shí)的理解。在置有板狀電極的玻璃管內(nèi)充入低壓（約幾毫米汞柱）氣體或蒸氣，當(dāng)兩極間電壓較高（約1000伏）時(shí)，稀薄氣體中的殘余正離子在電場(chǎng)中加速，有足夠的動(dòng)能轟擊陰極，產(chǎn)生二次電子，經(jīng)簇射過程產(chǎn)生更多的帶電粒子，使氣體導(dǎo)電。輝光放電有亞正常輝光和反常輝光兩個(gè)過渡階段，放電的整個(gè)通道由不同亮度的區(qū)間組成，即由陰極表面開始，依次為：①阿斯通暗區(qū)；②陰極光層；③陰極暗區(qū)(克魯克斯暗區(qū))；④負(fù)輝光區(qū)；⑤法拉第暗區(qū)；⑥正柱區(qū)。⑧陽極光層。這些光區(qū)是空間電離過程及電荷分布所造成的結(jié)果，與氣體類別、氣體壓力、電極材料等因素有關(guān)，這些都可以從放電理論上作出解釋。陰極壓降又是電極間電位降落的主要成分，在正常輝光放電時(shí)，兩極間的電壓不隨電流變化，即具有穩(wěn)壓的特性。因正離子的漂移速度遠(yuǎn)小于電子，故正離子空間電荷區(qū)的電荷密度比電子空間電荷區(qū)大得多，使得整個(gè)極間電壓幾乎全部集中在陰極附近的狹窄區(qū)域內(nèi)。 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(dòng)能，所以緊接陰極的區(qū)域不發(fā)光。其余暗區(qū)和輝區(qū)的形成也主要取決于電子到達(dá)該區(qū)的動(dòng)能以及氣體的壓強(qiáng)（電子與氣體分子的非彈性碰撞會(huì)失去動(dòng)能）。1858年,，成為19世紀(jì)末粒子輻射和原子物理研究的先軀。利用它的發(fā)光效應(yīng)（如霓虹燈）和正常輝光放電的穩(wěn)壓特性(如氖穩(wěn)壓管)。 低壓氣體放電的一種類型，在發(fā)射光譜分析中用作氣體分析和難激發(fā)元素分析的激發(fā)光源。放電形式與氣體性質(zhì)、壓力、放電管尺寸、電極材料、形狀和距離有關(guān)。在工作時(shí)，管內(nèi)產(chǎn)生明顯的輝光。常見的輝光放電管有氖管、穩(wěn)壓管等。在置有板狀電極的玻璃管內(nèi)充入低壓（約幾毫米汞柱）氣體或蒸氣，當(dāng)兩極間電壓較高（約1000伏）時(shí)，稀薄氣體中的殘余正離子在電場(chǎng)中加速，有足夠的動(dòng)能轟擊陰極，產(chǎn)生二次電子，經(jīng)簇射過程產(chǎn)生更多的帶電粒子，使氣體導(dǎo)電。 輝光放電時(shí)，在放電管兩極電場(chǎng)的作用下，電子和正離子分別向陽極、陰極運(yùn)動(dòng)，并堆積在兩極附近形成空間電荷區(qū)。這是輝光放電的顯著特征，而且在正常輝光放電時(shí)，兩極間電壓不隨電流變化。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。三、重要考點(diǎn) (一) 單選題 A. 溫度B. 電極間距C. 電極材料正確答案：B(二) 多選題 A. 阿斯頓暗區(qū)B. 陰極輝光區(qū)C. 陰極暗區(qū)正確答案：ABC A. 錯(cuò)誤B. 正確正確答案：A氣體放電技術(shù)輔導(dǎo)資料五主 題：輝光放電學(xué)習(xí)時(shí)間：2011年5月9日－5月15日內(nèi) 容：我們這周繼續(xù)學(xué)習(xí)輝光放電理論的相關(guān)內(nèi)容。一、學(xué)習(xí)要求大氣壓輝光放電等離子體射流二、主要內(nèi)容大氣壓輝光放電等離子體射流低溫等離子體是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的物質(zhì)第四態(tài)，當(dāng)外加電壓達(dá)到氣體的著火電壓時(shí)，氣體分子被擊穿，產(chǎn)生包括電子、各種離子、原子和自由基在內(nèi)的混合體低溫等離子體是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的物質(zhì)第四態(tài)，當(dāng)外加電壓達(dá)到氣體的著火電壓時(shí)，氣體分子被擊穿，產(chǎn)生包括電子、各種離子、原子和自由基在內(nèi)的混合體。低溫等離子體降解污染物是利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用，使污染物分子在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生分解，并發(fā)生后續(xù)的各種反應(yīng)以達(dá)到降解污染物的目的。隨著溫度的上升，物質(zhì)的存在狀態(tài)一般會(huì)呈現(xiàn)出固態(tài)→液態(tài)→氣態(tài)三種物態(tài)的轉(zhuǎn)化過程，我們把這三種基本形態(tài)稱為物質(zhì)的三態(tài)。我們把物質(zhì)的這種存在狀態(tài)稱為物質(zhì)的第四態(tài)，即等離子體(plasma)。反過來，我們可以把等離子體定義為：正離子和電子的密度大致相等的電離氣體。據(jù)印度天體物理學(xué)家沙哈(M．Saha，18931956)的計(jì)算，%的物質(zhì)處于等離子體狀態(tài)。此外，對(duì)于自然界中的等離子體，我們還可以列舉太陽、電離層、極光、雷電等。在自然和人工生成的各種主要類型的等離子體的密度和溫度的數(shù)值，其密度為106（單位：個(gè)／m3）的稀薄星際等離子體到密度為1025的電弧放電等離子體，跨越近20個(gè)數(shù)量級(jí)。 溫度軸的單位eV(electron volt)是等離子體領(lǐng)域中常用的溫度單位，1eV=11600K。設(shè)它們的密度分別為ne,ni,nn，由于準(zhǔn)電中性，所以電離前氣體分子密度為ne≈nn。日冕、核聚變中的高溫等離子體的電離度都是100%，像這樣β=1的等離子體稱為完全電離等離子體。若放電是在接近于大氣壓的高氣壓條件下進(jìn)行，那么電子、離子、中性粒子會(huì)通過激烈碰撞而充分交換動(dòng)能，從而使等離子體達(dá)到熱平衡狀態(tài)。另一方面，數(shù)百帕以下的低氣壓等離子體常常處于非熱平衡狀態(tài)。我們把這樣的等離子體稱為低溫等離子體(cold plasma)。大氣壓下的輝光放電技術(shù)目前也已成為世界各國(guó)的研究熱點(diǎn)。現(xiàn)在,低溫等離子體物理與應(yīng)用已經(jīng)是一個(gè)具有全球影響的重要的科學(xué)與工程，對(duì)高科技經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及傳統(tǒng)工業(yè)的改造有著巨大的影響。塑料包裝材料百分之九十都要經(jīng)過低溫等離子體的表面處理和改性。據(jù)估計(jì)，低溫等離子體技術(shù)在半導(dǎo)體工業(yè)、聚合物薄膜、材料防腐蝕、等離子體電子學(xué)、等離子體合成、等離子體冶金、等離子體煤化工、等離子體三廢處理等領(lǐng)域的潛在市場(chǎng)每年將達(dá)一千幾百億美元。 低溫等離子體在保鮮、殺菌、除臭等方面產(chǎn)品開發(fā)，目前已開發(fā)出適用于冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)的發(fā)生器。該設(shè)備可應(yīng)用于溶劑廠、印染廠、油漆廠等有機(jī)廢氣排放源。 “低溫等離子體汽車尾氣凈化技術(shù)”除具有一般汽車尾氣凈化器具有的功能外，還有以下特點(diǎn)： a、可降低發(fā)動(dòng)機(jī)百公里耗油量； b、可降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪音，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)； c、可提高發(fā)動(dòng)機(jī)起始加速度； d、在惡劣環(huán)境下，點(diǎn)火啟動(dòng)成功率達(dá)到100%； e、降低尾氣中有機(jī)物及一氧化碳等有害物的排放量； f、適用于任何型號(hào)的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)；三、重要考點(diǎn)(一) 單選題，電子、離子密度小，且擴(kuò)散損失小，放電容易維持，電壓－電流特性為負(fù)特性，電壓隨電流增加而減小，以上描述指的是輝光放電的哪一階段（）。 正確答案：B(二) 多選題 正確答案：AC氣體放電技術(shù)輔導(dǎo)資料六主 題：輝光放電學(xué)習(xí)時(shí)間：2011年5月16日－5月22日內(nèi) 容：我們這周學(xué)習(xí)輝光放電在環(huán)境污染控制方面，表面性質(zhì)改變方面的應(yīng)用。一、學(xué)習(xí)要求1．了解輝光放電在環(huán)境污染控制方面的應(yīng)用；2．了解輝光放電在表面性質(zhì)改變方面的應(yīng)用；二、主要內(nèi)容（一）輝光放電在環(huán)境污染控制方面的應(yīng)用低溫等離子體中存在很多電子、離子、活性基和激發(fā)態(tài)分子等有極高化學(xué)活性的粒子，使很多需要很高活化能的化學(xué)反應(yīng)能夠發(fā)生，使常規(guī)方法難以去除的污染物得以轉(zhuǎn)化或分解。當(dāng)電子平均能量超過污染物分子化學(xué)鍵結(jié)合能時(shí)，分子鍵斷裂，污染物分解。由于真實(shí)煙氣中含有SO2,NO,顆粒物(飛灰)等多種污染物，為了等離子體法能夠在實(shí)際凈化過程中應(yīng)用，不少人開始研究煙氣脫硫、脫氮、除塵一體化的可行性。而Musuda等人發(fā)現(xiàn)脈沖電暈放電不僅可使飛灰粒子的荷質(zhì)比提高2～3倍，同時(shí)又抑制了反電暈的發(fā)生，因此其除塵效率是很高的。近年來，等離子體法的應(yīng)用范圍不斷拓寬。在控制溫室效應(yīng)氣體的研究中，鞍山靜電技術(shù)研究所應(yīng)用超高壓脈沖電暈放電產(chǎn)生的高能量(20～50eV)低溫等離子體作用于CO2氣體分子，使CO2分子化學(xué)鍵斷裂，在定向化學(xué)反應(yīng)作用下，將CO2氣體分解成O2和單質(zhì)固體微粒碳，其分解率達(dá)90％ ，為治理溫室效應(yīng)氣體提供了一項(xiàng)新技術(shù)。傳統(tǒng)的濕式煙氣除塵、脫硫方法存在著工藝復(fù)雜，產(chǎn)生的廢液不易處理等缺點(diǎn)；而近幾年來發(fā)展起來的半干法和干法脫硫技術(shù)由于傳質(zhì)條件差、操作條件較難控制等原因目前難以工業(yè)化。從現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)研究來看，等離子體法的處理效果是較好的?，F(xiàn)在的主要問題，一是進(jìn)行詳細(xì)的開發(fā)研究，把現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置放大；二是研究更加廉價(jià)易得的反應(yīng)劑替代氨或者不加入任何化學(xué)原料的工藝。生產(chǎn)工藝過程中產(chǎn)生的廢氣種類多、分布面廣，與大型燃燒設(shè)備(如鍋爐、爐窯)相比，規(guī)模較小，而污染物的濃度又不高。而等離子體法處理這種低濃度的污染物既有效又方便、經(jīng)濟(jì)，這就給小型處理裝置提供了相當(dāng)好的應(yīng)用前景，已有的研究成果表明，介質(zhì)阻擋放電等離子體反應(yīng)器的有效通過氣速比常規(guī)方法反應(yīng)器中的氣速高數(shù)倍，這對(duì)凈化裝置的小型化非常有利。筆者認(rèn)為對(duì)于處理汽車尾氣，存在的主要問題可能是電源的問題，如果在這方面有所突破，這種方法將有可能取代三效催化法。（二）輝光放電在表面性質(zhì)改變方面的應(yīng)用采用現(xiàn)代材料表面改性技術(shù)就是在零件表面涂覆一層保護(hù)膜，或采用機(jī)械、物理、化學(xué)等方法，使材料表面的形貌、化學(xué)成份、相組成、微觀結(jié)構(gòu)、缺陷狀態(tài)、應(yīng)力狀態(tài)得到改變，可非常有效地提高零件表面的抗磨損、耐腐蝕、抗疲勞性能。在這里應(yīng)當(dāng)提出，現(xiàn)代材料表面改性技術(shù)種類非常多，它們?cè)诟髯缘膽?yīng)用范圍內(nèi)均顯示出它的優(yōu)點(diǎn)。這就要求把各類表面改性技術(shù)作為一個(gè)系統(tǒng)工程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和優(yōu)化組合，選擇適合于某種材質(zhì)、零件形狀、使用環(huán)境、受力狀態(tài)等的一種或幾種組合的表面改性技術(shù)，使其在具體零件表面改性中發(fā)揮出最大的優(yōu)越性。在實(shí)際的材料表面改性過程中，采用的表面改性技術(shù)往往是幾種技術(shù)結(jié)合在一起的復(fù)合技術(shù)，如離子注入與薄膜沉積相結(jié)合的技術(shù)。傳統(tǒng)的表面改性技術(shù)，如表面熱處理、表面滲碳等已有上百年的歷史了。60年代以來，傳統(tǒng)的淬火已由火焰加熱發(fā)展為高頻加熱。電鍍是一門古老的表面改性技術(shù)，相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間，電鍍只能鍍覆純金屬模，目前已能鍍覆多種合金，也可以在表面上鍍陶瓷和金剛石粉末，以增加表面的抗磨性。近30年來，熱噴涂得到了迅速的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外形成了一種熱噴涂技術(shù)熱，使它在多種工業(yè)部門得到了廣泛應(yīng)用，而且發(fā)展出多種類型的熱噴涂技術(shù)?；瘜W(xué)氣相沉積、物理氣相沉積，使鍍膜技術(shù)迅速由最初的熱蒸汽鍍膜發(fā)展為一系列的現(xiàn)代表面鍍膜技術(shù)，使鍍膜溫度大大降低，膜層質(zhì)量有了很大的改進(jìn)。上世紀(jì)90年代，全方位離子注入（等離子體浸泡式離子注入）克服了一般離子注入直射性限制，成功地用于復(fù)雜形狀零件批量表面強(qiáng)化處理，使離子注入工業(yè)應(yīng)用有了美好的前景。反過來，現(xiàn)代材料表面改性技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)許多學(xué)科的發(fā)展和工業(yè)的進(jìn)步。目前，現(xiàn)代材料表面改性技術(shù)已成為材料科學(xué)技術(shù)的一個(gè)重要的非?；钴S的領(lǐng)域。三、重要考點(diǎn)(一).單選題在輝光放電的應(yīng)用技術(shù)中，表面成膜是比較常見的應(yīng)用，包括離子濺射法和等離子化學(xué)氣相沉積法，其中離子濺射屬于()。 ，因?yàn)殡娏髅芏刃。瑴囟炔惶?，電流增加，電流密度和陰極位降增加，碰撞陰極的能量增加，陰極表面釋放出熱電子，高密度的熱電子釋放，使輝光放電轉(zhuǎn)變?yōu)榛」夥烹娬_答案：ABC氣體放電技術(shù)輔導(dǎo)資料七主 題：輝光放電學(xué)習(xí)時(shí)間：2011年5月23日－5月29日