
【化】 cold plasma
cold; cold in manner; shot from hiding
【医】 algor; cry-; crymo-; cryo-; krymo-; kryo-; psychro-
【化】 plasma
冷等离子体(Cold Plasma),又称非平衡等离子体(Non-equilibrium Plasma),是等离子体物理学中的一个重要概念。从汉英词典角度可作如下详细解释:
中文:冷等离子体
指电子温度(T~e~)远高于离子和中性粒子温度(T~i~ ≈ T~g~)的等离子体状态。其典型特征为:
英文:Cold Plasma
Defined as a partially ionized gas where electrons are highly energetic (with temperatures of 10⁴–10⁵ K), while heavy particles (ions, neutrals) remain near ambient temperature, enabling low-temperature applications .
能量选择性
电子通过电场加速获得动能,与中性粒子碰撞概率低,能量传递效率低,形成“冷”效应(来源:《等离子体科学技术词典》,科学出版社)。
非平衡性
满足关系式:T~e~ ≫ T~i~ ≈ T~g~
其中 T~e~ 为电子温度,T~i~ 为离子温度,T~g~ 为气体温度(来源:国家标准《GB/T 4960-2010 核科学技术术语》)。
参数 | 冷等离子体 | 热等离子体 |
---|---|---|
热平衡状态 | 非平衡态 | 局部热平衡态 |
电子温度 | 10⁴–10⁵ K | ≈10⁴ K |
气体温度 | 300–2000 K | 5000–20000 K |
应用领域 | 材料表面改性、生物医学 | 焊接、切割、喷涂 |
材料表面处理
通过辉光放电产生冷等离子体,对聚合物表面进行亲水性改性(来源:《材料表面等离子体改性技术》,化学工业出版社)。
医疗器械灭菌
低温特性使其可用于不耐热医疗器械的杀菌,如内窥镜消毒(来源:中国食品药品检定研究院《医疗设备灭菌技术指南》)。
薄膜沉积工艺
在半导体制造中用于化学气相沉积(CVD),避免高温损伤基材(来源:《微电子工艺基础》,清华大学出版社)。
权威参考来源:
冷等离子体是等离子体的一种特殊状态,具有以下核心特征和应用:
冷等离子体属于低温等离子体范畴,其特点是重粒子(分子、原子、离子)温度接近室温,而电子温度极高(可达10²–10⁵K),整体处于非热力学平衡态。这种温度差异使其在保持环境温度的同时,仍能通过高能电子驱动化学反应。
主要通过低压放电技术实现,包括:
领域 | 典型应用 | 作用机制 |
---|---|---|
材料科学 | 表面清洗、涂层沉积 | 高能电子引发表面反应 |
环境治理 | 废气处理、VOCs分解 | 电子轰击破坏污染物分子结构 |
生物医学 | 医疗器械消毒、创面处理 | 活性粒子杀灭微生物 |
电子工业 | 半导体刻蚀、显示屏制造 | 精准控制材料去除 |
在物理研究中,冷等离子体模型常被简化为零温近似,用于分析热效应可忽略的过程(如特定电磁波传播)。这种理论处理方式与实际低温特性形成互补解释。
(注:更多技术细节可参考、3、7等来源)
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