高频耦合等离子体实验装置
高频耦合等离子体实验装置是用来研究高频等离子体处理有机废气的实验装置,由多种仪器设备构成,具体如下:
1
、高频电容耦合等离子体反应管
2
、
晶控高频等离子体电源
4
、爪式转子无油真空泵
5
、电阻真空计
6
、甲醛分析仪
7
、烟气综合分析仪
8
、热电偶温度计
9
、电热小型蒸汽锅炉
10
、甲醛标准气体
11
、干燥空气
12
、减压阀
13
、LZB-4WB转子流量计
高频等离子体产生原理
高频放电是一种稳定的自持放电,是低温等离子体化学领域广泛采用的放电形式。高频放电既可以提供反应活性物种或作为化学反应的介质,同时又能使体系保持非平衡状态。一方面电子具有足够高的能量以使反应物分子激发、离解和电离,另一方面又能使反应体系保持低温乃至接近室温。
高频放电通常在低气压下操作,也可以在常压或加压下操作,等离子体的工作频率为
1
~
100MHz
,工业常用的频率为
13.56
MHz
,放电气体可以不与电极接触。高频电容耦合等离子体是电子在高频电场被加速后,进而发生气体电离而产生的。等离子体中粒子之间通过碰撞交换能量、动能、位能和电荷,并使气体分子发生激发、电离、离解和复合等物理过程。低温等离子体化学领域广泛采用的高频放电等离子体,是以电子温度数个电子伏特,等离子体密度
109
~
1012cm-3
为特征的。外加电场时,气体中少量存在自山电子(约
103cm
-3
)由于受电场加速而获得动能,随之不可避免地要同气体分子碰撞并在碰撞中产生能量转移。如果发生的是弹性碰撞,只增加分子的动能,如果发生了非弹性碰撞,分子的内能便会增高。至于伴随内能增加而引起的分子内部能量状态变化则要取决于参与碰撞的电子动能。任何等离子体反应都会涉及碰撞过程。正是山于碰撞中的能量转移改变着粒子的化学活性,影响着反应的进程。在低温等离子体物理中,高频等离子体产生机理与性质相对复杂,这主要是因为高频等离子体中存在振荡鞘层、非线形效应及高频谐波;高频耦合能量传输的复杂性;等离子体性质对高频电源、传输线路、匹配网络、装置中的杂散电参数的强烈依赖性;寄生高频能量耦合方式,位移电流和传导电流同时存在等情况
。
设备是国家自然科学基金项目(20376081)资助开发的,承担综合设计课的实验项目:
气体污染物的净化实验。