1等离子体基本原理1

1.1等离子体概念1

1.1.1物质的三态变化2

1.1.2物质第四态——等离子体2

1.2等离子体特征和等离子体判据3

1.2.1等离子体的整体特性3

1.2.2等离子体的准电中性3

1.2.3等离子体鞘层4

1.2.4等离子体扩散过程5

1.2.5等离子体辐射5

1.3等离子体的特征量及等离子体判据7

1.3.1粒子密度和电离度7

1.3.2电子温度和离子温度7

1.3.3沙哈方程8

1.3.4等离子体的时空特征限量8

1.3.5等离子体判据8

1.4等离子体的分类9

1.4.1按存在分类9

1.4.2按电离度分类9

1.4.3按粒子密度分类9

1.4.4按热力学平衡分类10

1.5等离子体的应用10

1.5.1等离子体物理10

1.5.2等离子体化学10

1.5.3等离子体工程13

1.5.4等离子体工业应用实例13

参考文献13

2等离子体化学行为14

2.1等离子体的超常化学现象14

2.2非平衡等离子体的激活作用17

2.2.1碰撞参数18

2.2.2等离子体中的基本粒子18

2.2.3等离子体产生的电离机制21

2.3电离过程分析——电子雪崩现象23

2.4等离子体化学反应历程25

2 4.1电子反应26

2.4.2重粒子之间的反应26

2.4.3举例分析26

参考文献29

3等离子体发生技术30

3.1气体放电特性与原理30

3.1.1汤森放电31

3.1.2帕邢定律(Paschen law)32

3.1.3气体原子的激发转移和消电离32

3.2放电等离子体发生形式与放电类型33

3.2.1电晕放电过程33

3.2.2火花放电过程34

3.2.3介质阻挡放电（DBD）过程34

3.2.4辉光放电35

3.2.5弧光放电过程35

3 2.6微波放电36

3.3放电参量与等离子体作用36

3.3.1放电参量36

3.3.2等离子体作用举例分析——辉光放电等离子体作用37

3.4等离子体工业发生技术41

3.4.1高频等离子体发生技术41

3.4.2介质阻挡放电（DBD）等离子体技术制臭氧42

参考文献43

4介质阻挡放电等离子体技术与应用44

4.1介质阻挡放电特性44

4.1.1介质阻挡放电反应器44

4.1.2介质阻挡放电的物理过程44

4.1.3介质阻挡放电特性46

4.2介质阻挡放电物理参数的测量46

4.2.1介质阻挡放电的参数和过程46

4.2.2介质阻挡放电的电场强度47

4.2.3介质阻挡放电的等效电路48

4.2.4介质阻挡的放电电压48

4.2.5介质阻挡的放电电流49

4.2.6介质阻挡的放电电荷49

4.2.7介质阻挡放电的功率50

4.3甲烷的微放电51

4.3.1微放电的形貌51

4.3.2微放电的特征52

4.3.3测量方法53

4.4无声放电等离子技术在化工中的应用——天然气转化和CO2利用53

4.4.1介质阻挡放电等离子体催化天然气偶联制C2烃54

4.4.2甲烷和二氧化碳反应59

4.5偶联历程的量子化学研究65

4.5.1反应途径的推定66

4.5.2计算方法66

4.5.3过渡态的几何构型67

4.5.4生成热和活化能68

4.5.5键级分析69

4.5.6内禀反应坐标（IRC）反应路径分析70

4.5.7结语72

参考文献72

5电晕和辉光放电等离子体技术与应用74

5.1电晕和辉光放电等离子体性质分类74

5.1.1电晕放电74

5.1.2辉光放电75

5.2等离子体鞘层效应和放电的机理分析75

5.2.1等离子体鞘层效应75

5.2.2电晕放电的机理分析78

5.3电晕和辉光放电等离子体技术在化工中的应用——甲烷和二氧化碳制合成气、甲烷偶联制碳二烃80

5.3.1利用电晕放电冷等离子体技术,甲烷和二氧化碳制合成气80

5.3.2非对称电极电晕放电场的能量分布90

5.3.3常压辉光放电甲烷偶联制碳二烃93

5.3.4等离子体甲烷常压偶联反应的光谱分析98

参考文献104

6微波放电等离子体技术与应用106

6.1微波等离子体原理106

6.1.1微波在等离子体中的传播特性107

6.1.2微波等离子体的电子能量吸收的计算109

6.2微波等离子体化学气相沉积系统112

6.2.1微波等离子体化学气相沉积系统112

6.2.2溶胶雾化微波等离子体化学气相制备薄膜材料115

6.3微波等离子化学气相沉积的应用119

6.3.1微波等离子体化学气相沉积制备薄膜119

6.3.2微波等离子体化学气相沉积法制备纳米管121

6.3.3微波等离子体制备粉体材料122

6.3.4微波等离子体表面改性124

参考文献127

7放电等离子体技术与在薄膜制备中的应用(一)128

7.1等离子体的形成与检测128

7.1.1低温等离子体的形成方法128

7.1.2等离子体的测量130

7.2等离子体溅射现象与性质133

7.2.1溅射现象133

7.2.2溅射率134

7.2.3溅射率的测量法134

7.2.4各种物质的溅射率136

7.2.5各种物质起始溅射的能量阈值138

7.2.6离子的加速电压同溅射率的关系138

7.2.7溅射率和晶体结构的关系140

7.2.8离子束相对靶面的入射角同溅射率的关系140

7.2.9从靶面上被溅射出来的粒子状态140

7.2.10被溅射出来的原子的角度分布141

7.3溅射装置和工作原理141

7.3.1直流二极溅射装置及工作原理142

7.3.2磁控溅射装置和原理143

7.3.3对向靶溅射装置和原理143

7.3.4射频溅射装置和工作原理144

7.3.5离子束溅射装置与原理147

7.3.6反应溅射法的成膜原理147

7.3.7激光束成膜装置148

参考文献148

8放电等离子体技术与在薄膜制备中的应用（二）150

8.1高密度磁记录用的垂直磁化薄膜150

8.1.1CoCr系垂直磁化薄膜150

8.1.2钡铁氧体（BaM）垂直磁化薄膜154

8.2对向靶反应溅射FeN薄膜156

8.2.1对向靶反应溅射α″Fe16N2单晶薄膜156

8.2.2FeN梯度薄膜159

8.2.3Ti掺杂α″Fe16N2薄膜的结构热稳定性增强162

8.3碳氮薄膜163

8.3.1碳氮薄膜的化学成分——氮含量164

8.3.2碳氮薄膜的化学键结构166

8.3.3碳氮薄膜的力学性质169

8.3.4碳氮薄膜的电学性质170

8.3.5光学性质170

8.3.6热稳定性171

8.3.7类芳香烃结构的碳氮薄膜172

8.4软X射线光学多层膜172

8.4.1软X射线金属多层膜的结构设计173

8.4.2软X射线光学多层膜的制备、结构稳定性与反射率175

8.4.3软X射线光学多层膜的结构评价178

8.5磁隧道结（MTJ）179

8.5.1MTJ中铁磁薄膜层之间的隧穿电导180

8.5.2隧道结的制备及性质测量183

8.5.3实验结果183

8.6颗粒薄膜185

8.6.1铁磁性金属非磁性金属颗粒膜186

8.6.2金属绝缘体颗粒薄膜188

8.6.3与颗粒结构相关的其他磁性质195

8.6.4应用195

参考文献196

9等离子体在高分子化学中的应用198

9.1低温等离子体在高分子化学中的应用198

9.2等离子体聚合199

9.2.1等离子体聚合反应装置199

9.2.2等离子体反应的基本参数201

9.2.3等离子体聚合的反应机理与特征202

9.2.4等离子体聚合反应207

9.3等离子体引发聚合208

9.3.1等离子体引发聚合的装置209

9.3.2单体和反应条件209

9.3.3等离子体引发聚合的反应机理和特征210

9.3.4等离子体引发聚合反应211

9 3.5等离子体引发聚合原位合金化216

9.4高分子材料的等离子体表面修饰与改性217

9.4.1等离子体表面处理的特点218

9.4.2等离子体与高分子材料表面的作用218

9.4.3高分子材料表面的等离子体修饰与改性的应用220

9.5等离子体高分子化学的发展前景224

参考文献225

10等离子体化学的进展228

10.1等离子体在微电子、光电子技术方面的应用及进展228

10.2等离子体在薄膜制备领域的应用及进展228

10.3超纯、超细粉末材料的合成229

10.4等离子体表面处理229

10.4.1聚合物材料的等离子体表面改性230

10.4.2等离子体在纳米复合材料的制备中的应用231

10.4.3金属材料的表面处理231

10.4.4等离子体喷涂232

10.5等离子体化学合成232

10.5.1常压非平衡等离子体合成氨233

10.5.2等离子体有机合成233

10.5.3纳米碳管的合成233

10.6低温等离子体在环境保护方面的应用进展233

10.6.1低温等离子体处理气体污染物的研究进展234

10.6.2在温室气体转化方面的应用234

10.6.3臭氧的合成235

10.6.4在汽车废气处理方面的应用235

10.6.5在液、固体废物处理方面的应用235

10.7在生物学和医学方面的应用236

10.7.1提高医用高分子材料的生物相容性236

10.7.2生物医用聚合物材料的微图形化237

10.7.3利用等离子体杀菌消毒238

10.8等离子体化学中的诊断技术239

展望240

参考文献240 2100433B