3.2 等离子体的分类

 按粒子的温度等离子体可分为两大类，热平衡等离子体(或热等离子体) 与非热平衡等离

子体(或冷等离子体)。

 冷等离子体的特征是它的能量密度较低，重粒子温度接近室温而电子温度却很高，电子

与离子有很高的反应活性。相对地，热等离子体的能量密度很高，重粒子温度与电子温度

相近，通常为 10000K 至 20000K 的数量级，各种粒子的反应活性都很高，本文后面所提

到的等离子体如未特别说明即指热等离子体。

3.3

等离子体的产生方法

 热等离子体的产生方法，它包括大气压下电极间的交流(AC)与直流(DC)放电、常压电感

耦合等离子体、常压微波放电等。下面介绍微波等离子体炬(microwave plasma torch)：微波

等离子体炬（MPT）是一种开放结构的等离子体源，是由金钦汉等于 1985 年首先提出来，

目前实验室常用的微波源是 2.45GHz，MPT 炬管是一个直接耦合的同轴波导微波谐振腔，

腔内存在着固定的电场和磁场分布，而这种特定的能量分布维持了等离子体放电，将一

段同轴线一端短路，另一端开路，就构成了同轴谐振腔。MPT 炬管的内管和中管是相连

通的终端短路活塞的存在使其成为一个同轴微波谐振腔，同轴谐振腔有三种耦合方式：

直接耦合，电容耦合和电感耦合。直接耦合又称为电导耦合，其方法是在同轴腔外导体上

开孔，将同轴传输线（天线）的内导体直接连接导同轴腔的内导体上，MPT 炬管就是采

用的这种方式。当炬管顶端到调谐活塞端面的距离是 λ/4 的奇数倍时（一般为 3λ/4），顶

端的电场为最强，就可在顶端形成和维持等离子体。电子科技大学高能所的微波等离子体

火炬系统，微波的工作频率为 2.45GHz，磁控管产生的微波通过波导系统、三端调配和短

路活塞耦合到同轴传输线（天线），并在离内管端口几厘米的地方形成特定的电磁场分

布，从而使空气等工作气体电离形成等离子体火炬，图中的等离子体火炬的火焰长度只

要几厘米，它的主要应用是金刚石薄膜、材料的表面改性、化学分析、纳米材料制备、废物

处理等。

 微波等离子体的参数：

 

 

工作频率： 2450±50MHz 

 

输出功率： 1.0－2.0kW

 

 

工作范围： 100 Torr 

 

 

至大气压 波导接口： BJ-26

 微波等离子体炬设备组成：

 

 

磁控管提供能源 微波能从波导谐振腔引出