射頻大氣壓輝光放電的典型結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)生辦法

（文章來源：普樂斯）

當射流等離子體進行材料處理時，被處理的材料通常位于發(fā)生器噴嘴出口下游的射流區(qū)。一方面，等離子體工作在開放的大氣環(huán)境中，另一方面，等離子體工作氣體處于流動狀態(tài)，當遇到被處理材料時形成沖擊射流。處理的模型如下圖所示。其實，射頻等離子體源在微生物誘變育種上應用較多，其運用中不僅需要等離子體射流具有較低的氣體溫度水平，而且需要在一定程度上控制活性粒子的種類和濃度，那么射頻大氣壓輝光放電的典型結(jié)構(gòu)、影響因素、產(chǎn)生辦法都有哪些呢？

1 射頻等離子體發(fā)生器的典型結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生射頻等離子體的發(fā)生器有平板型和同軸型兩種典型結(jié)構(gòu)，下圖分別為平板型和同軸型射頻等離子體發(fā)生器。該發(fā)生器采用裸露的水冷金屬（如銅、鋁、不銹鋼）電極，由射頻電源驅(qū)動，通常情況下表現(xiàn)出容性放電的特征。在大氣壓條件下，由于大部分氣體的臨界擊穿場強非常高。

因此，一方面，在大氣壓條件下產(chǎn)生氣體擊穿需要相對較高的外加電壓；另一方面，即使在較高的外加電壓下產(chǎn)生了氣體的擊穿過程，在如此高的電場強度下劇烈的電子雪崩效應也會使放電很快進入等離子體局部溫度在數(shù)千度甚至上萬度的絲狀放電或電弧放電模式，而很難獲得溫度接近于室溫的均勻的輝光放電等離子體。

2 產(chǎn)生射頻輝光放電等離子體的兩種方法，早在1933年，Engel等通過首先在低氣壓下獲得輝光放電，然后逐漸升高氣壓的方式獲得了大氣壓直流輝光放電。Schwab等則是通過首先將兩裸露金屬銅電極接觸，當外加電壓增加到某一數(shù)值后再逐漸將兩電極分開，從而獲得大氣壓射頻輝光放電等離子體。然而在給定的電極間距、開放的大氣環(huán)境條件下直接獲得空氣的射頻輝光放電一直是一件較為困難的事情。

大多數(shù)的研究者是以氦氣或氬氣為主工作氣體，可適當加入O2、N2、CF4等氣體，產(chǎn)生大氣壓射頻輝光放電等離子體。Massines等在關于大氣壓介質(zhì)阻擋放電的研究中指出，在放電發(fā)生之前若能夠提供足夠多的種子電子將有助于形成均勻的輝光放電?；谶@些研究結(jié)果，我們提出了兩種產(chǎn)生各種氣體的大氣壓射頻輝光放電等離子體的方法，即誘導氣體放電法和局部電場強化法。

3 射頻輝光放電等離子體研究的影響因素，面向射頻等離子體微生物誘變育種，我們不僅需要采用不同化學成分的工作氣體產(chǎn)生均勻、穩(wěn)定的輝光放電等離子體，而且需要研究氣體流動狀態(tài)、環(huán)境空氣等因素對等離子體放電區(qū)和射流區(qū)特性的影響規(guī)律，進而獲得對作用于生物體的等離子體射流特性比較全面的認識。
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