等离子清洗机产生的等离子体温度高吗？

来源：普乐斯浏览：次发布日期：2019-05-15 16:36【大中小】

文章导读：经常都会有朋友咨询等离子清洗机的等离子体温度问题，主要原因是担心等离子清洗机在处理产品或工件时，因等离子体温度过高损伤材料表面。其实啊，大家感受到的是等离子体的气体温度Tg，而等离子体温度应该包括以下内容：

从宏观角度来看，温度是物体冷热的程度，而从微观角度，温度是粒子运动的量度，温度越高粒子平均动能越大，反之亦然。等离子体中常直接用粒子的平均能量来表征温度，当一个电子（荷电量为1.6×10^-19库仑）在电场中通过电位差为1伏特区间时，电子从电场中获得的能量为W=1eV，1eV=1.6×10^-19库仑×1伏特=1.6022×10^-19焦耳，1eV对应的温度是11600K（开氏温度；开尔文）。

等离子主要是通过粒子间碰撞来相互传递能量，达到热力学平衡，但各类粒子之间碰撞几率是不相等的，因而传递能量也是不相等的。一般同类粒子之间碰撞几率比较大，能量传递最有效，容易通过碰撞达到平衡状态，它们各自服从麦克斯韦分布具有各自热力学平衡温度，如电子-电子碰撞达到热力学平衡具有一定的温度T_e，叫电子温度。离子-离子碰撞达到热力学平衡具有一定温度T_i，叫离子温度，但电子和离子之间由于两者质量相差悬殊，虽然也发生碰撞，但并不一定能达到平衡，所以T_e和T_i不一定相同。

各种等离子体的密度和温度的关系

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（中性气体）的温度分别为T_e，T_i，T_n，我们把这三种粒子的温度近似相等（T_e≈ T_i≈ T_n）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（常压射流等离子体plasma jet）、等离子体喷焰（plasma torch）等。

常压射流等离子清洗机放电

另一个方面，几百帕以下的低气压等离子体常常处于非热平衡状态，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T_e>>T_i，T_i>>T_n。我们把这样的等离子体称为低温等离子体(冷等离子体cold plasma)。低温等离子体是工业应用中应用广泛的等离子体，常见的就有真空（低压）等离子清洗机。

PR24L真空等离子清洗机放电

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