-Plasma là dạng vật chất thứ tư của vũ trụ - Được gọi tắt là khí ion, các electron thoát khỏi hạt nhân và bay tự do trong plasma.. - Sự phóng điện trong chất khí được gọi là plasma khí:
Trang 2PLASMA PHÓNG ĐIỆN KHÍ
1 PLASMA
2 CÁC DẠNG PHÓNG ĐIỆN KHÍ
3 CÁC ỨNG DỤNG CỦA PLASMA
PHÓNG ĐIỆN KHÍ
HV: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG ANH
1 PLASMA
2 CÁC DẠNG PHÓNG ĐIỆN KHÍ
3 CÁC ỨNG DỤNG CỦA PLASMA
PHÓNG ĐIỆN KHÍ
HV: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG ANH
Trang 31 PLASMA
Tia chớp là dạng plasma xuất
hiện tự nhiên trên bề mặt trái
đất
Plasma Mặt Trời
Trang 4-Plasma là dạng vật chất thứ tư của vũ trụ
- Được gọi tắt là khí ion, các electron thoát khỏi hạt nhân và bay tự do trong plasma.
- Phân loại plasma dựa vào: nhiệt độ, mật độ hạt, độ ion hóa,
-Có hai loại: plasma nhiệt độ cao, và plasma nhiệt độ thấp.
- Sự phóng điện trong chất khí được gọi là plasma khí:
+ phóng điện phụ thuộc + sự tự phóng điện
-Plasma là dạng vật chất thứ tư của vũ trụ
- Được gọi tắt là khí ion, các electron thoát khỏi hạt nhân và bay tự do trong plasma.
- Phân loại plasma dựa vào: nhiệt độ, mật độ hạt, độ ion hóa,
-Có hai loại: plasma nhiệt độ cao, và plasma nhiệt độ thấp.
- Sự phóng điện trong chất khí được gọi là plasma khí:
+ phóng điện phụ thuộc + sự tự phóng điện
Trang 5Điều kiện để tồn tại plasma
• Chiều dài plasma khảo sát phải lớn hơn bán kính Debye
• Thời gian khảo sát plasma phải lớn hơn thời gian dao động riêng của plasma:
>> tD
• Môi trường plasma là môi trường liên tục
2
2
4
4
ne
kT L
ne
kT r
r L
e
e b
b
• Chiều dài plasma khảo sát phải lớn hơn bán kính Debye
• Thời gian khảo sát plasma phải lớn hơn thời gian dao động riêng của plasma:
>> tD
• Môi trường plasma là môi trường liên tục
2
2
4
4
ne
kT L
ne
kT r
r L
e
e b
b
Trang 6Sự phóng điện phụ thuộc
+ Plasma cân bằng : số hạt mang điện
mất đi bằng số hạt sinh ra, tuân theo
hàm vận tốc Maxwell, có cùng nhiệt
độ , trong quy mô vũ trụ
+ Plasma không cân bằng: cần phải cung
cấp năng lượng để duy trì
Có hai phương pháp ion hóa chất khí:
+ nhiệt ion hóa + quang ion hóa
+ Plasma cân bằng : số hạt mang điện
mất đi bằng số hạt sinh ra, tuân theo
hàm vận tốc Maxwell, có cùng nhiệt
độ , trong quy mô vũ trụ
+ Plasma không cân bằng: cần phải cung
cấp năng lượng để duy trì
Có hai phương pháp ion hóa chất khí:
+ nhiệt ion hóa + quang ion hóa
Nhiệt độ trong tia chớp có thể đạt đến 28000K và mật độ e 24
10
Trang 7Nhiệt ion hóa
• Khi đốt nóng chất khí, các phân tử thu được năng lượng đủ lớn để có thể gây ra sự ion hóa chất khí
Quá trình này dễ dàng xảy ra trong khí có thế ion hóa thấp, đặc biệt trong hơi kim loại kiềm
• Nhiệt ion hóa luôn có quá trình nghịch xảy ra là quá trình tái hợp
• * vận tốc ion hóa:
• * vận tốc tái hợp:
2 0
1
1 k n n e
2 2
• Khi đốt nóng chất khí, các phân tử thu được năng lượng đủ lớn để có thể gây ra sự ion hóa chất khí
Quá trình này dễ dàng xảy ra trong khí có thế ion hóa thấp, đặc biệt trong hơi kim loại kiềm
• Nhiệt ion hóa luôn có quá trình nghịch xảy ra là quá trình tái hợp
• * vận tốc ion hóa:
• * vận tốc tái hợp: 2 k 2 n i n e2
2
Trang 8Quang ion hóa
Sự tách nguyên tử và phân tử khí thành các ion và electron dưới tác dụng của bức xạ được gọi là quang hóa
Điều kiện để có quang ion hóa:
Điện tử giải phóng có năng lượng :
Khi chiếu các bức xạ bước sóng ngắn ( tia X, tia gamma), bức xạ có năng lượng lớn, nên quang ion hóa xảy ra với cường độ cao
i
eV
Sự tách nguyên tử và phân tử khí thành các ion và electron dưới tác dụng của bức xạ được gọi là quang hóa
Điều kiện để có quang ion hóa:
Điện tử giải phóng có năng lượng :
Khi chiếu các bức xạ bước sóng ngắn ( tia X, tia gamma), bức xạ có năng lượng lớn, nên quang ion hóa xảy ra với cường độ cao
i
eV h
mv
2 1
Trang 9+
+
+
+
Sự tự phóng điện
+
+ +
Trang 10+
+
+
+
+
+ +
Trang 11Sự tự phóng điện
- Dưới tác dụng của điện trường mạnh, một đđiện tử thốt ra từ catơt sau khi đi được quãng đường d, ion hĩa chất khí do đĩ ta
cĩ số ion được sinh ra là
- các ion sinh ra chuyển động về catơt làm phát xạ điện tử thứ
cấp
với là số điện tử phát xạ từ bề mặt kim loại.
- Các điện tử này tiếp tục chuyển động đến Anơt và làm ion hĩa
chât khí và lại tiếp tục sinh ra ion đập vào catơt và sẽ
cĩ điện tử thứ cấp được sinh ra
- Quá trình cứ tiếp tục ta được:
- Từ đĩ, ta được mật độ dịng anơt là:
d 1
e
d 1
e
- Dưới tác dụng của điện trường mạnh, một đđiện tử thốt ra từ catơt sau khi đi được quãng đường d, ion hĩa chất khí do đĩ ta
cĩ số ion được sinh ra là
- các ion sinh ra chuyển động về catơt làm phát xạ điện tử thứ
cấp
với là số điện tử phát xạ từ bề mặt kim loại.
- Các điện tử này tiếp tục chuyển động đến Anơt và làm ion hĩa
chât khí và lại tiếp tục sinh ra ion đập vào catơt và sẽ
cĩ điện tử thứ cấp được sinh ra
- Quá trình cứ tiếp tục ta được:
- Từ đĩ, ta được mật độ dịng anơt là:
2
1
d
) 1 (
1
d d
e
e n
) 1 (
1
0
d d
a
e
e i
Trang 12Định luật Pasen
• Khi tăng thế giữa hai điện cực thì sẽ tăng
nhanh và tiến đến 1 -> không cần tác động bên ngoài, phóng điện vẫn tồn tại được
• Đa số <<1, nên điều kiện phóng mồi là:
• với
• Thế mối phóng điện không phụ thuộc vào p, d riêng biệt mà phụ thuộc vào tích pd
d 1
e
0 1
1 d d
e
e
• Khi tăng thế giữa hai điện cực thì sẽ tăng
nhanh và tiến đến 1 -> không cần tác động bên ngoài, phóng điện vẫn tồn tại được
• Đa số <<1, nên điều kiện phóng mồi là:
• với
• Thế mối phóng điện không phụ thuộc vào p, d riêng biệt mà phụ thuộc vào tích pd
pd
V pdf
m
m m
m e
pd V
d
V E
p
E p
E pf
) (
1
);
(
;
Trang 13Các phương pháp làm giảm thế mồi Vm
1.Dùng kim loại có công thoát nhỏ làm cathode
2 Dùng hỗn hợp khí Penning
3 Nhờ nguồn tác động bên ngoài: tăng khả năng phát xạ điện
tử và gây ion hóa mạnh ( ví dụ: đốt nóng cathode, chiếu bức xạ có bước sóng ngắn )
1.Dùng kim loại có công thoát nhỏ làm cathode
2 Dùng hỗn hợp khí Penning
3 Nhờ nguồn tác động bên ngoài: tăng khả năng phát xạ điện
tử và gây ion hóa mạnh ( ví dụ: đốt nóng cathode, chiếu bức xạ có bước sóng ngắn )
Trang 14• Glow discharges plasma
Một số máy dùng trong kĩ thuật để tạo
plasma phóng điện khí
xenon
Trang 15• Cpc: được sử dụng trong các ngành sản xuất chế biến bán dẫn
Trang 16• Icp: plasma có nguồn năng lượng cung cấp bởi năng lượng từ trường.