無論是大氣(常壓)等離子清洗機(jī),還是真空(低壓)等離子清洗機(jī),在對材料進(jìn)行表面改性的時候都會通入工藝氣體,如無水無油的干凈壓縮空氣,有一定純度要求的氮?dú)狻⒀鯕?、氬氣等,那么這些未經(jīng)過處理的氣體和等離子體有什么區(qū)別呢?
等離子清洗機(jī)中通入的普通工藝氣體要想轉(zhuǎn)化為等離子體,每個粒子大約需要::(1~30eV(1eV=1.6022×10-19焦耳)的能量,其中的粒子具有較高的活性和能量密度。
但要注意的是,電離的氣體不一定是就是等離子體,雖然等離子體和普通氣體存在一些共同特點(diǎn),如它們均滿足氣體狀態(tài)方程,但它們卻有截然不同的性質(zhì),主要的3個方面的區(qū)別,現(xiàn)對比如下:
從帶電性來說,普通氣體的粒子是呈電中性的,本身不帶電,而等離子體則由大量的電子和離子組成,因此粒子是帶電的,其中離子帶正電,電子帶負(fù)電。
相互作用的過程二者也不相同,在普通氣體中粒子之間的相互作用主要是彼此之間的碰撞,是短程牛頓力的作用,其有效作用半徑遠(yuǎn)小于粒子平均自由程,絕大多數(shù)時間內(nèi),粒子都是勻速直線運(yùn)動,當(dāng)它碰到另一個粒子時,速度大小和方向可認(rèn)為瞬時地發(fā)生突發(fā),因此粒子運(yùn)動軌跡是直線段連成的折線。
而等離子體中大量帶電粒子之間的相互作用,即長程庫侖力的作用,多個帶電粒子之間的集體相互作用要壓倒兩個粒子之間的碰撞,帶電粒子大角度的偏轉(zhuǎn)是多重小角度偏轉(zhuǎn)積累而成的,所以帶電粒子的運(yùn)動軌跡不是簡單折線,而是不斷發(fā)生的小波折并逐漸形成大拐彎的曲線。最后普通氣體的粒子間的碰撞方式一般為彈性碰撞,等離子體粒子間的碰撞除彈性碰撞之外還有非彈性碰撞,而且大量的是非彈性碰撞。
以上便是關(guān)于等離子體與普通氣體之間的差異的介紹了,由此我們也可以知道形成等離子體需要的能量也不小,而等離子體之所以經(jīng)常被用來進(jìn)行表面處理的加工,也正是因?yàn)樵趶钠胀怏w轉(zhuǎn)變到等離子體的過程中得到了許多特殊的性質(zhì)。