什么是等離子體？

等離子體又名電漿，是由帶正電的正粒子、負粒子（其中包括正離子、負離子、電子、自由基和各種活性基團等）組成的集合體，其中正電荷和負電量相等，故稱等離子體，是除固態、液態、氣態之外物質存在的第四態—等離子態。

在茫茫宇宙中有99%的物質都呈等離子態存在，然而在人類居住的地球上很少看到自然界的等離子體現象，這是因為地球是一個“冷星球”，加之高密度的大氣導致等離子體很難穩定存在，所以通常要采用人工方法產生等離子體。

如何用人工方法制得等離子體

除了在自然界已存在的等離子體以外，用人工方法在一定范圍內也可以制得等離子體。最早是在 1927年，當水銀蒸氣在高壓電場中的放電時由科研 人員發現等離子體。后來的發現是通過多種形式， 如電弧放電、輝光放電、激光、火焰或沖擊波等， 都可以使處于低氣壓狀態的氣體物質轉變成等離子 體狀態。 如在高頻電場中處于低氣壓狀態的氧氣、氮 氣、甲烷、水蒸汽等氣體分子在輝光放電的情況 下，可以分解出加速運動的原子和分子，這樣產 生的電子和解離成點有正、負電荷的原子和分子。 這樣產生的電子在電場中加速時會獲得高能量，并 與周圍的分子或原子發生碰撞，結果使分子和原子 中又激發出電子，而本身又處于激發狀態或離子狀 態。這時物質存在的狀態即為等離子體狀態。

等離子體的種類

（1 ）低溫和高溫可分為高溫等離子體和低溫 等離子體兩類。在等離子體中，不同微粒的溫度 實際上是不同的，所具有的溫度是與微粒的動能即 運動速度及質量有關。把等離子體中存在的離子的 溫度用 Ti 表示，電子的溫度用 Te 表示，而原子、 分子或原子團等中性粒子的溫度用Tn表示，對于Te 大大高于 Ti 和 Tn 的場合。即低壓體氣的場合，此 時氣體的壓力只有幾百個帕斯卡，當采用直流電壓 或高頻電壓做電場時，由于電子本身的質量很小， 在電場中容易得到加速，從而可獲得平均可達數電 子伏特的高能量，對于電子，此能量的對應溫度 為幾萬度（K ），而離子由于質量較大，很難被 電場加速，因此溫度僅幾千度。由于氣體粒子溫 度較低（具有低溫特性），因此把這種等離子體 稱為低溫等離子體。 當氣體處于高壓狀態并從外界獲得大量能量 時，粒子之間的相互碰撞頻率大大增加，各種微 粒的溫度基本相同，即 Te 基本與 Ti 及 Tn 相同，我們把這種條件下得到的等離子體稱為高溫等離子 體，太陽就是自然界中的高溫等離子體。

（2）活潑氣體和不活潑氣體等離子體。根據產 生等離子體時應用的氣體的化學性質不同，可分為不 活潑氣體等離子體和活潑氣體等離子體兩類，不活潑 氣體如氬氣（A r ）、氮氣（N 2）、氟化氮（N F 3）、 四氟化碳（C F 4）等，活潑氣體如氧氣（O 2）、氫 氣（H 2）等。不同類型的氣體在清洗過程中的反 應機理是不同的，活潑氣體的等離子體具有更強 的化學反應活性。