等离子体的产生方法及影响因素

在技术上常用放电产生冷等离子体，如电晕放电、辉光放电和射流放电。

1．电晕放电

电晕放电即低频放电，是指在等于或接近大气压条件下，以空气为介质，由高电压弱电流所引起的放电，产生的是一种低离子密度的低温等离子体。产生等离子体的电磁场处于高压（＞15kV），频率在20～40kHz范围内，适用于大多数实际应用。例如在纺织织物等离子体表面改性时，可通过在两个电极施加一高电压时产生电晕放电。两电极间的电火花被绝缘体阻断，为了引起电晕放电，就必须在其中的一个电极保持高电场，而电子在高电场、高电压的作用下，沿绝缘板方向加速，绝缘板直接安装在被处理的材料（例如纤维纺织物）的下方，在处理的过程中，电子与空气分子中的猛烈撞击，生成各种各样的活性因子，进而产生等离子体状态。

2．辉光放电

辉光放电是在0.1～10MPa范围内的气体压力下产生的，其中电磁场处于较低电压范围（0.4～8.0kV）和非常宽的频率范围（0～2.45GHz），包括低气压辉光放电（LPGD）和常压辉光放电（APGD）。低气压辉光放电是低于大气压（1.33～66.7kPa）的条件下的高频放电，它要比低频放电（电晕放电）在更广泛的多种条件下提供冷等离子体环境。辉光放电中压力显著地低于大气压，能减少等离子体之间相互碰撞，这样辉光放电中电子的能量更高，因此辉光放电产生的活性因子（电子）的渗透性较电晕放电强，对被处理的表面改性更加强烈。

APGD是近年来发展起来的一种崭新的等离子体产生技术。其中平行板电极是大家最常采用的获得常压辉光放电等离子体（APGDP）的装置之一。常压下平行板电极可以获得两种放电形式，一是细丝介质阻挡放电，二是辉光介质阻挡放电。APGD无须真空系统，设备投资少，能耗低，适合于对工件表面在线加工处理；与常压弧光放电相比，能耗远小于弧光放电，到达工件表面的能量密度不足以破坏被加工材料；另外它还比电晕或丝状放电提供更多的活性成分和活性浓度。(www.xing528.com)

气体的压力、种类以及被处理物质的表面性能都会对辉光放电产生很大的影响。采用辉光放电进行低温等离子体处理时，需要首先根据具体情况选择合适的气体，其次要根据被处理物质的性质和所需改善的功能，特别是低气压辉光放电产生等离子体时，选择控制好等离子体内的气体的压力或真空度也是改性效果的关键所在。

3．射流放电

射流放电是在极低的压力下（＜13.33Pa）产生的等离子体。辉光放电中于真空中采用直流电场放电产生的等离子体处理，也叫射流刻蚀。

此外，微波低温等离子体技术成为近年来发展的热点。与常规射频放电产生的等离子体相比，微波低温等离子体除具有节省能源，有利于环保等特点外，它还具有电子密度高，能量大，更易于发生或引发相关物理、化学反应的特点。因而对于微波低温等离子体技术应用的研发是今后高新技术发展的趋势。例如，利用丙烯酸微波低温等离子体对聚酯膜进行表面改性，可以改善其染色、亲水、抗静电等性能。

等离子体处理的优点是效果显著，工艺简单，无污染，可通过改变不同的处理条件获得不同的表面性能，应用范围广泛。更为重要的是，处理效果只局限于表面而不影响材料本体性能。其缺点是处理效果随时间衰退，影响处理效果因素的多样性使其重复性和可靠性较差。