设计辉光放电装置

Ⅰ 什么是辉光放电装置、作用机理是怎样的

低压气体
中显示辉光的
气体放电
现象，即是稀薄气体中的
自激
导电现象。低压气体放电的一种类型，在
发射光谱分析
中用作气体分析和难激发元素分析的激发光源。在
玻璃管
两端各接一平板电极，充入
惰性气体
，加数百伏
直流电压
，管内便产生
辉光放电
，其电流为10-4～10-2A。放电形式与气体性质、压力、放
电管
尺寸、电极材料、形状和距离有关。
在置有板状电极的玻璃管内充入低压（约几
毫米汞柱
）气体或蒸气，当两极间电压较高（约1000伏）时，稀薄气体中的残余
正离子
在电场中加速，有足够的动能轰击阴极，产生
二次电子
，经簇射过程产生更多的带电粒子，使
气体导电
。辉光放电的特征是
电流强度
较小（约几毫安），温度不高，故电管内有特殊的亮区和暗区，呈现瑰丽的发光现象。
辉光放电时，在
放电管
两极电场的作用下，电子和正离子分别向阳极、阴极运动，并堆积在两极附近形成空间电荷区[1]。因正离子的漂移速度远小于电子，故正离子空间电荷区的
电荷密度
比电子空间电荷区大得多，使得整个极间电压几乎全部集中在阴极附近的狭窄区域内。这是辉光放电的显著特征，而且在正常辉光放电时，两极间电压不随电流变化。
在阴极附近，
二次电子发射
产生的电子在较短距离内尚未得到足够的能使气体分子电离或激发的动能，所以紧接阴极的区域不发光。而在阴极辉区，电子已获得足够的能量碰撞气体分子，使之电离或激发发光。其余暗区和辉区的形成也主要取决于电子到达该区的动能以及气体的压强（电子与气体分子的非弹性碰撞会失去动能）。
辉光放电的主要应用是利用其发光效应（如霓虹灯、日光灯）以及正常辉光放电的稳压效应（如氖
稳压管
）。

Ⅱ 请解释一下等离子的形成原理

等离子体是气体分子在真空、放电等特殊场合下产生的独特现象和物质。典型的等离子的组成是，电子、离子、自由基和质子。就好象把固体转变成气体需要能量一样，产生离子体也需要能量。一定量的离子体是由带电粒子和中性粒子（包括原子、离子和自由粒子）混合组成。离子体能够导电，和电磁力起反应。
等离子清洗/刻蚀机产生等离子体的装置是在密封容器中设置两个电极形成电场，用真空泵实现一定的真空度，随着气体愈来愈稀薄，分子间距及分子或离子的自由运动距离也愈来愈长，受电场作用，它们发生碰撞而形成等离子体，这时会发出辉光，故称为辉光放电处理。辉光放电时的气压大小对材料处理效果有很大影响，另外与放电功率，气体成分及流动速度、材料类型等因素有关。
等离子体有一些显著的特征：
1） 气体产生辉光现象，常称为“辉光放电”。由于是真空紫外光，其对蚀刻率有十分积极的影响。
2）气体中包含中性粒子、离子和电子。由于中性粒子和离子温度介于102—103K，电子能量对应的温度高达105K，它们被称为“非平衡等离子体”或“冷等离子体”。但是它们却表现出电中性（准中性）。
3） 气体所产生的自由基和离子活性很高，其能量足以破坏几乎所有的化学键，在任何暴露的表面引起化学反应。等离子体中粒子的能量一般约为几个至几十电子伏特，大于聚合物材料的结合键能(几个至十几电子伏特)，完全可以破裂有机大分子的化学键而形成新键；但远低于高能放射性射线，只涉及材料表面，不影响基体的性能
等离子体可以通过直流或高频交流电场产生。当采用交流时，只能选用电信规定的科研及工业用频段（中频（MF）40KHz、高频（HF）13.56MHz、微波频率（MW）2.45GHz），否则会干扰无线电通信。
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Ⅲ 等离子体隐身技术的利用价值

等离子体隐身技术的原理是利用电磁波与等离子体互相作用的特性来实现的，其中等离子体频率起着重要的作用。等离子体频率指等离子体电子的集体振荡频率，频率的大小代表等离子体对电中性破坏反应的快慢，它是等离子体的重要特征。若等离子体频率大于入射电磁波频率，则电磁波不会进入等离子体．此时，等离子体反射电磁波，外来电磁波仅进入均匀等离子体约2mm，其能量的86%就被反射掉了。但是当等离子体频率小于入射电磁波频率时，电磁波不会被等离于体截止，能够进入等离子体并在其中传播，在传播过程中．部分能量传给等离子体中的带电粒子，被带电粒子吸收，而自身能量逐渐衰减。
等离子体之内电子密度越大。振荡频率越高，和离子、中性粒子碰撞的频率就高．对雷达波的吸收就越大。同时雷达波在等离子体中传播时．由于在等离子体中有大量的中性分子或原子．所以还存在着介电损耗。等离子体介质在雷达波交变电场的作用下产生极化现象，在极化过程中，电荷来回反复越过势垒，消耗电场的能量．表现为电导损耗，松弛极化损耗 ，和谐振损耗等。另外．由等离子体发生器喷射到飞机外围空间的等离子体是非均衡等离子体，处于非热动力平衡状态，经过一定时间离子间的碰撞才达到趋向密度均匀和温度均匀的热力学平衡状态。 (1)吸波频带宽、吸收率高、隐身效果好．使用简便、使用时间长、价格极其便宜；
(2)由于等离子体是宏观呈电中性的优良导体，极易用电磁的办法加以控制．只要控制得当．还可以扰乱敌方雷达波的编码，使敌方雷达系统测出错误的飞行器位置和速度数据以实现隐身
(3）无需改变飞机等装备气动外形设计，由于没有吸波材料和涂层，维护费用大大降低，
(4)俄罗斯的实验证明，利用等离子体隐身技术不但不会影响飞行器的飞行性能．还可以减少30%以上的飞行阻力。 虽然等离子体隐身具有很大优越性，但也存在以下难点。
(1)等离子体对雷达波的吸收能力在不同条件下相差非常大，与多方面的因素有关．如等离子体的密度、碰撞频率、厚度等．入射电磁波频率，电磁波入 射角和极化方向等，如何在应用中实现最佳参数并随外界条件进行调节．有一定难度；
(2)飞行速度对等离子体的影响：
(3）等离子体是一项十分复杂 的系统工程，涉及到大气等离子体技术、电磁理论与工程、空气功力学、机械与电气工程等学科，具有很强的学科交叉性。 产生等离子体主要有热致电离、气体放电．放射性同位素、激光照射、高功率微波激励等方法．而在机载条件下常用的方法主要是气体放电法和涂抹放射性同位素两种方法(二者均产生非均衡冷等离子体)，其中常用的气体放电法分为以下几种：
(1) 大气压下的介质阻挡放电和辉光放电：大气压下利用介质阻挡放电和辉光放电来产生等离子体．无真空装置，因此系统结构简单，已在许多技术领域广泛应用。利用介质阻挡放电产生等离子体．可以在局部获得1014/cm3左右的电了密度，但是由于介质阻挡放电实际上是丝状流光放电，在两电极间放电丝是随机分布的，这样等离子体是极不稳定的同时，在两电极间加的是高交变电压，在一个周期内的一个放电电流脉冲只维持几微秒的时间．其占空比很小．在电流脉冲过后，等离子体扩散过快．以致于在大部分时间内，雷达波并末被等离子体所吸收，所以．利用介质阻挡放电来产生用于隐身的等离子体受到极大的限制。国内测试了在梳状电极问施加受流高压所产生的介质阻挡放电等离子体对微波的衰减情况．采用不锈钢电极，并用薄玻璃管套封，电极问距离为1.5cm，当电压在 3～5kv．100～10kHz范围内变化时．利用网络分析仪在2～l8GHZ内扫描，几乎无法测出等离了体对微波的衰减。在一定条件下．流光放电可以转化，得到大气压辉光放电。国内外均对此等离子体的特性进行了大量研究。研究表明．虽然该等离子体均匀性较差、厚度较薄．但当放电电压和频率适当时．所产生的等离子体对微波具有一定的衰减作用。由于人气辉光等离子体可通过覆盖在目标上的梳状平行电极来产生．入射徽波可直接进入等离子体并与之发生作用。如果能改善其均匀性．提高其厚度，并能从理论上找到最佳电压和频率．将有助于加速其在隐身上的应用。
(2)电晕放电：
有时也称为单极放电，是指发生在电击穿之前的电气上受压状态的气体中的尖端、边缘和丝附近的高电场区的一种汤森暗放电现象。电晕根据所加电压，的不同可分为直流电晕和脉冲电晕。对于直流电晕，由于气体直流耐压的限制，电晕电流相当小．因而等离子体密度低．很难达到隐形的要求。当采用脉冲电晕时．可以大大提高放电电流．因而等离子体密度可以大幅度提高。当针电极布置得足够密．范围足够大时．可以形成等离子体“帘”。但是，利用
脉冲放电．除非脉冲重复频率足够高．否则会出现与利用介质阻挡放电时一样的占空比问题。
(3) 直流辉光放电：
直流辉光放电是一种研究得比较透彻．理论比较完善的技术，是指采用直流或脉冲直流高压．使气体发生正常或异常辉光放电，但通常利用其正常辉光区。需要指出的是，放电多是在封闭腔中产生的，必须有真空容器和抽真空的相应装置．真空腔应采用透微波的材料，如玻璃。利用直流辉光放电装置产生等离于体，其电子密度、温度等参数基本能满足要求．但是在通常的应用场合下，这些装置产生的等离子体体积均较小，如经典直流放电管的直径通常只有l～2cm左右．两电极间距离也只有几厘米．远远不能满足隐身要求。根据气体放电的相似性原理，如果增大电极的面积和间距，而放电电压不变，则会相应地降低等离子体的密度；同时，由于放电是在低压(通常≤100Pa)下发生的．其等离子体碰撞频率约为108Hz量级，远小于雷达波频率，因而碰撞衰减较小。如果在经典的辉光放电装置中引入外加磁场(通常采用磁镜结构)，形成气体的潘宁放电，则一方面可以在增大其体积的同时增大电子密度和碰撞频率．同时还引入了电子和离子对微渡的同旋共振吸收．从而有利于增大等离子体对电磁波的吸收。但是，与高气压下等离子体的宽波段碰撞吸收不同．该吸收的带宽较窄，并受碰撞频率的影响。
(4)强电离气体放电：
国内有人提出将高气压强电离气体放电方式产生的非平衡等离子体用于隐身，并展开了相应的研究，认为利用强电离气体放电方法产生非平衡等离子体的实用型等离子体发生器，可望解决当前等离子体隐身技术普遍存在的一些主要问题。但这一研究还处于初步阶段，理论模型尚需要完善．工程实验也需要进一步深入下去。
在兵器特定部位(如强散射区)涂一层放射性核素是另一种产生等离子体的常用方法，其涂层辐射剂量应确保它的a射线电离空气所产生的等离子体包层具有足够的电子密度和厚度，以确保对雷达波有最强的吸收。与气体放电法相比，涂抹放射性同位素这种方法比较昂贵，而且维护困难。
另外．热致电离法也可产生热等离子体，这是产生等离子体的一种最简单的方法。任何物质加热到足够的温度后都能产生电离，当粒子所具有的动能，在粒子间的碰撞中足以引起相碰粒子中的一个粒子产生电离时．才能得到等离子体。如将铯放至密闭的容器中加热而得到等离子体。实验表明．只有在碱金属存在的条件下，热致电离才能产生一定密度的等离子体．
如用于磁流体发电的低温等离子体。而微波产生的冷等离子体比直流或射频等离子体有更高的电子温度，用微波产生等离子体的过程是气体击穿，击穿的条件是微波电场的均方根值大
于击穿电场强度。当外磁场存在时．如果微波频率在电子回旋频率附近，击穿空气所需的电场强度大大降低，这可以降低机载条件下高功率微波等离子体的产生条件。

Ⅳ 什么非晶硅

目前研究得最多，实用价值最大的非晶态半导体主要有两类：即非晶态硅和硫属半导体。特别是非晶态硅，在理论上和应用方面的研究都非常活跃。

晶态硅自50年代以来，已研制成功名目繁多、功能各异的各种固态电子器件和灵巧的集成电路。非晶硅（a—Si∶H）是一种新兴的半导体薄膜材料，它作为一种新能源材料和电子信息新材料，自70年代问世以来，取得了迅猛发展。非晶硅太阳能电池是目前非晶硅材料应用最广泛的领域，也是太阳能电池的理想材料，光电转换效率已达到13%，这种太阳能电池将成为无污染的特殊能源。1988年全世界各类太阳能电池的总产量35.2兆瓦，其中非晶硅太阳能电池为13.9兆瓦，居首位，占总产量的40%左右。与晶态硅太阳能电池相比，它具有制备工艺相对简单，原材料消耗少，价格比较便宜等优点。

非晶硅的用途很多，可以制成非晶硅场效应晶体管；用于液晶显示器件、集成式a—Si倒相器、集成式图象传感器、以及双稳态多谐振荡器等器件中作为非线性器件；利用非晶硅膜可以制成各种光敏、位敏、力敏、热敏等传感器；利用非晶硅膜制做静电复印感光膜，不仅复印速率会大大提高，而且图象清晰，使用寿命长；等等。目前非晶硅的应用正在日新月异地发展着，可以相信，在不久的将来，还会有更多的新器件产生。

非晶硅的制备：由非晶态合金的制备知道，要获得非晶态，需要有高的冷却速率，而对冷却速率的具体要求随材料而定。硅要求有极高的冷却速率，用液态快速淬火的方法目前还无法得到非晶态。近年来，发展了许多种气相淀积非晶态硅膜的技术，其中包括真空蒸发、辉光放电、溅射及化学气相淀积等方法。一般所用的主要原料是单硅烷（SiH4）、二硅烷（Si2H6）、四氟化硅（SiF4）等，纯度要求很高。非晶硅膜的结构和性质与制备工艺的关系非常密切，目前认为以辉光放电法制备的非晶硅膜质量最好，设备也并不复杂。以下简介辉光放电法。

辉光放电法是利用反应气体在等离子体中发生分解而在衬底上淀积成薄膜，实际上是在等离子体帮助下进行的化学气相淀积。等离子体是由高频电源在真空系统中产生的。根据在真空室内施加电场的方式，可将辉光放电法分为直流电、高频法、微波法及附加磁场的辉光放电。在辉光放电装置中，非晶硅膜的生长过程就是硅烷在等离子体中分解并在衬底上淀积的过程。对这一过程的细节目前了解得还很不充分，但这一过程对于膜的结构和性质有很大影响。

硫属半导体是S、Se或Te的金属化合物，或这几种化合物的混合物。这类材料在性质上属于半导体材料，但又象玻璃一样是非晶态。为与一般氧化物玻璃和结晶半导体相区别，故把它们称为玻璃半导体。又因为它们的主要成份是周期表中的硫属元素，故又称为硫属半导体，或叫硫属玻璃。硫属半导体的品种很多，迄今研究得比较充分的硫属半导体有As2S3、As2Se3、As2Te3及As2Se3—As2Te3、As2Se3—As2Te3—Te2Se等。硫属半导体的应用主要是基于它在光、热、电场等外界条件作用下引起的性能和结构变化。可用于制作太阳能电池、全息记录材料、光—电记录材料、复印机感光膜、硫属玻璃光刻胶等。

Ⅳ 什么是辉光器

辉光器，也就是辉光放电管，是一种利用气体辉光放电原理而工作的离子管，在电子内电路中有指示容、稳压等作用。
根据其发光效应，可产出霓虹灯、日光灯以及一些指示性电路元件；由其正常辉光放电的稳压效应，可产出氖稳压管等元件以在电路中获得更多的稳定电压。

Ⅵ 辉光放电的应用领域

辉光放电的主要应用是利用其发光效应（如霓虹灯、日光灯）以及正常辉光放电的稳压版效应（如氖稳压管）。权 利用辉光放电的正柱区产生激光的特性，制做氦氖激光器。
低压气体放电的一种类型，在发射光谱分析中用作气体分析和难激发元素分析的激发光源。在玻璃管两端各接一平板电极，充入惰性气体，加数百伏直流电压，管内便产生辉光放电，其电流为10-4～10-2A。放电形式与气体性质、压力、放电管尺寸、电极材料、形状和距离有关。
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Ⅶ 辉光放电制氢需要收集氢气吗

使用氢气抄时要注意哪些事项
由于氢气具有危险性，使用时要注意下列事项。
（1） 氢气储罐的位置应符合《氢氧站设计规范》、《氢气站设计规范》和《建筑设计防火规范》的有关规定，氢气管道上要安装阻火器。
（2） 室内必须通风良好，保证空气中氢气最高含量不超过1%（体积）。建筑物顶部或外墙的上部设气窗或排气孔。排气孔应朝向安全地带，室内换气次数每小时不得少于3次，局部通风每小时换气次数不得少于7次。
（3） 在点燃氢气之前，一定要先检验氢气的纯度，因为不纯的氢气点燃时可能发生爆炸。实验测定，氢气中混人空气，在体积百分比为H2:空气=（75. 0:25.0）~（4. 1:95. 8）的范围内，点燃时都会发生爆炸。氢气和氧化性气体气气等在光照的条件下会爆炸。—旦接触就爆炸。在做氢气还原氧化物试验的时候，要先排除装置中的空气，防止爆炸。
（4） 由于氢气比空气轻，漏气会直接上升，如果滞留屋顶不易排出，遇火星就会引起爆炸。因此，有氢气设备和管道存在的屋顶要有排风口，排风口应在最高处，

Ⅷ 辉光放电放电时什么原理

低压气体中显示辉光的气体放电现象。在置有板状电极的玻璃管内充入低压（约几毫米汞柱）气体或蒸气，当两极间电压较高（约1000伏）时，稀薄气体中的残余正离子在电场中加速，有足够的动能轰击阴极，产生二次电子，经簇射过程产生更多的带电粒子，使气体导电。辉光放电的特征是电流强度较小（约几毫安），温度不高，故电管内有特殊的亮区和暗区，呈现瑰丽的发光现象。 辉光放电时，在放电管两极电场的作用下，电子和正离子分别向阳极、阴极运动，并堆积在两极附近形成空间电荷区。因正离子的漂移速度远小于电子，故正离子空间电荷区的电荷密度比电子空间电荷区大得多，使得整个极间电压几乎全部集中在阴极附近的狭窄区域内。这是辉光放电的显著特征，而且在正常辉光放电时，两极间电压不随电流变化。 在阴极附近，二次电子发射产生的电子在较短距离内尚未得到足够的能使气体分子电离或激发的动能，所以紧接阴极的区域不发光。而在阴极辉区，电子已获得足够的能量碰撞气体分子，使之电离或激发发光。其余暗区和辉区的形成也主要取决于电子到达该区的动能以及气体的压强（电子与气体分子的非弹性碰撞会失去动能）。 辉光放电的主要应用是利用其发光效应（如霓虹灯、日光灯）以及正常辉光放电的稳压效应（如氖稳压管）。 低压气体放电的一种类型，在发射光谱分析中用作气体分析和难激发元素分析的激发光源。在玻璃管两端各接一平板电极，充入惰性气体，加数百伏直流电压，管内便产生辉光放电，其电流为10-4～10-2A。放电形式与气体性质、压力、放电管尺寸、电极材料、形状和距离有关。

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Ⅸ 等离子体产生的原理是什么

低温等离子来表面处理技源术原理
低温等离子体中粒子的能量一般约为几个至十几电子伏特，大于聚合物材料的结合键能(几个至十几电子伏特)，完全可以破裂有机大分子的化学键而形成新键；但远低于高能放射性射线，只涉及材料表面，不影响基体的性能。处于非热力学平衡状态下的低温等离子体中，电子具有较高的能量，可以断裂材料表面分子的化学键，提高粒子的化学反应活性(大于热等离子体)，而中性粒子的温度接近室温，这些优点为热敏性高分子聚合物表面改性提供了适宜的条件。通过低温等离子体表面处理，材料表面发生多种的物理、化学变化，或产生刻蚀而粗糙，或形成致密的交联层，或引入含氧极性基团，使亲水性、粘结性、可染色性、生物相容性及电性能分别得到改善。在适宜的工艺条件下处理材料表面，使材料的表面形态发生了显著变化，引入了多种含氧基团，使表面由非极性、难粘性转为有一定极性、易粘性和亲水性，有利于粘结、涂覆和印刷。在电极两端施加交流高频高压，使两电极间的空气产生气体辉光放电而形成等离子区。电子在运动中不断与气体分子发生碰撞，产生了大量新的电子，当这些电子到达阳极时，就会在介质表面集聚下来而实现对表面进行改性.