等離子清洗機(jī)中交變電場對氣體放電有什么影響？
文章導(dǎo)讀：等離子清洗機(jī)變化的電場中，電場頻率和電極間距對放電會產(chǎn)生重要的影響，反應(yīng)在表面處理效果上比較明顯，具體是什么原理呢？今天我們來探討一下：
圖1 水平電極間距在40mm的放電
為了避免等離子清洗機(jī)的電場頻率對放電的影響，必須使電極間帶電粒子的四分之一周期內(nèi)完全到達(dá)電極，以不形成間隙中的空間電荷；為此當(dāng)給定電極間距時交變電場頻率應(yīng)受到的限制，否則放電過程將受到空間電荷的影響，先考慮極板間的正離子的運(yùn)動，假定交變電場E=E0cosωt，K+為正離子的遷移率（遷移率=帶電粒子速度/電場強(qiáng)度），經(jīng)過計(jì)算得出對于給定的極間距離d，交變場最大的頻率為：
ƒmax=K+E0/2πd
如果頻率確定，則極間相應(yīng)距離為：
dmax=K+E0/2πƒ
這表明當(dāng)d>dmax時，則當(dāng)電場改變極性之前,正離子不能到達(dá)陰極消失。在臨界狀態(tài)，即半周期內(nèi)，正離子來回通過間隙一次，則臨界頻率ƒc是ƒmax的二倍。
ƒc=K+E0/πd
下2圖表示正離子在電場頻率ƒmax<ƒ<ƒc時的運(yùn)動情況。
ƒmax=K+E0/2πd
如果頻率確定，則極間相應(yīng)距離為：
dmax=K+E0/2πƒ
這表明當(dāng)d>dmax時，則當(dāng)電場改變極性之前,正離子不能到達(dá)陰極消失。在臨界狀態(tài)，即半周期內(nèi)，正離子來回通過間隙一次，則臨界頻率ƒc是ƒmax的二倍。
ƒc=K+E0/πd
下2圖表示正離子在電場頻率ƒmax<ƒ<ƒc時的運(yùn)動情況。
圖2 正離子空間電荷運(yùn)動示意圖
a.ωt=0，電子崩中電子進(jìn)人陽極，間隙中只剩下正離子，正離子以K+E速度向
陰極移動。
b.ωt=π/6，正離子移動d/3的距離。
c.ωt=π/2，正離子移動2d/3的距離，這時電場為零。
d.ωt=5π/6，電場改變極性，正離子移動改變方向。
e.ωt=π，正離子到達(dá)陽極，新陰極產(chǎn)新電子崩。
f. ωt=7π/6，間隙中所有正離子消失了。
由此可見，根據(jù)空間電荷的影響可以有以下三種情況：
ƒ<ƒmax時：無空間電荷積累，擊穿條件和靜態(tài)相似。
ƒmax<ƒ<ƒc：間隙中存在部分空間電荷，擊穿電壓比靜態(tài)略低。
ƒ>ƒc時，正離子的積累加強(qiáng)了空間電荷，離子空間電荷將在極間振蕩，擊穿電壓比靜態(tài)更低。
如果等離子清洗機(jī)的電場頻率再提高，碰撞電離產(chǎn)生的電子也沒有足夠的時間到達(dá)陽極，將在間隙中振蕩，并和氣體碰撞，電場足夠強(qiáng)時產(chǎn)生越來越多的電子，直到最后擊穿，因而這時可以是無極放電，因?yàn)檫@時的陰極過程已不起作用了。
電子在等離子清洗機(jī)的電極間的運(yùn)動導(dǎo)致另一臨界頻率稱為截止頻率ƒce由于電子的遷移速度比離子大兩個數(shù)量級；如果電子不能到達(dá)陽極，它們將通過復(fù)合、附著或擴(kuò)散而消失，擊穿將決定于損失的機(jī)制，經(jīng)過計(jì)算得到截止頻率為：
ƒce=K-E0/πd
如下圖3所示在大氣壓下d=1cm的均勻電場中，等離子清洗機(jī)的交變場擊穿電壓和靜態(tài)擊穿電場之比頻率的關(guān)系。
陰極移動。
b.ωt=π/6，正離子移動d/3的距離。
c.ωt=π/2，正離子移動2d/3的距離，這時電場為零。
d.ωt=5π/6，電場改變極性，正離子移動改變方向。
e.ωt=π，正離子到達(dá)陽極，新陰極產(chǎn)新電子崩。
f. ωt=7π/6，間隙中所有正離子消失了。
由此可見，根據(jù)空間電荷的影響可以有以下三種情況：
ƒ<ƒmax時：無空間電荷積累，擊穿條件和靜態(tài)相似。
ƒmax<ƒ<ƒc：間隙中存在部分空間電荷，擊穿電壓比靜態(tài)略低。
ƒ>ƒc時，正離子的積累加強(qiáng)了空間電荷，離子空間電荷將在極間振蕩，擊穿電壓比靜態(tài)更低。
如果等離子清洗機(jī)的電場頻率再提高，碰撞電離產(chǎn)生的電子也沒有足夠的時間到達(dá)陽極，將在間隙中振蕩，并和氣體碰撞，電場足夠強(qiáng)時產(chǎn)生越來越多的電子，直到最后擊穿，因而這時可以是無極放電，因?yàn)檫@時的陰極過程已不起作用了。
電子在等離子清洗機(jī)的電極間的運(yùn)動導(dǎo)致另一臨界頻率稱為截止頻率ƒce由于電子的遷移速度比離子大兩個數(shù)量級；如果電子不能到達(dá)陽極，它們將通過復(fù)合、附著或擴(kuò)散而消失，擊穿將決定于損失的機(jī)制，經(jīng)過計(jì)算得到截止頻率為：
ƒce=K-E0/πd
如下圖3所示在大氣壓下d=1cm的均勻電場中，等離子清洗機(jī)的交變場擊穿電壓和靜態(tài)擊穿電場之比頻率的關(guān)系。
圖3 交變場擊穿電壓和靜態(tài)擊穿電場之比頻率的關(guān)系
等離子清洗機(jī)在交變場情況下，擊穿電壓和氣壓的關(guān)系也與靜態(tài)不同，巴邢定律在較高的頻率下不再適用。目前,交變電場產(chǎn)生等離子體的方式在工業(yè)應(yīng)用與研究中被廣泛應(yīng)用.。比如大氣壓低溫等離子體放電用中頻電源、低氣壓射頻電源以及微波源等等。
親，如果您對等離子清洗機(jī)感興趣或者想了解更多詳細(xì)信息，歡迎點(diǎn)擊普樂斯的在線客服進(jìn)行咨詢，或者直接撥打全國統(tǒng)一服務(wù)熱線400-816-9009，普樂斯恭候您的來電！
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