等離子

如果溫度不斷升高，氣體將會發生怎樣的變化呢？科學家告訴我們，這時構成分子的原子發生分離，形成為獨立的原子，如氮分子會分裂成兩個氮原子，我們稱這種過程為氣體中分子的離解。如果再進一步升高溫度，原子中的電子就會從原子中剝離出來，成為帶正電荷的原子核和帶負電荷的電子，這個過程稱為原子的電離。電離過程的發生，形成了等離子。

基本介紹

• 中文名：等離子
• 外文名：plasma
• 特點：良好的流動性和擴散性
• 用途：用作切割機、焊機等
• 性質：物質的第四態
• 學科：物理

簡介

概念

當電離過程頻繁發生，使電子和陽離子的濃度達到一定的數值時，物質的狀態也就起了根本的變化，它的性質也變得與氣體完全不同。為區別於固體、液體和氣體這三種狀態，我們稱物質的這種狀態為物質的第四態，又起名叫等離子態。

特點

等離子態下的物質具有類似於氣態的性質，比如良好的流動性和擴散性。但是，由於電漿的基本組成粒子是離子和電子，因此它也具有許多區別於氣態的性質，比如良好的導電性、導熱性。特別的，根據科學計算，電漿的比熱容與溫度成正比，高溫下電漿的比熱容往往是氣體的數百倍。

用途

電漿的用途非常廣泛。從我們的日常生活到工業、農業、環保、軍事、醫學、宇航、能源、天體等方面，它都有非常重要的套用價值。

切割機

在工業上的套用有等離子切割機，等離子切割配合不同的工作氣體可以切割各種氧氣切割難以切割的金屬，尤其是對於有色金屬（不鏽鋼、鋁、銅、鈦、鎳）切割效果更佳；其主要優點在於切割厚度不大的金屬的時候，等離子切割速度快，尤其在切割普通碳素鋼薄板時，速度可達氧切割法的5~6倍、切割面光潔、熱變形小、幾乎沒有熱影響區。

等離子切割機

焊機

等離子弧是離子氣被電離產生高溫離子氣流，從噴嘴細孔中噴出，經壓縮形成細長的弧柱，其溫度可達18000-24000K，高於常規的自由電弧，如：氬弧焊僅達5000-8000K。由於等離子弧具有弧柱細長，能量密度高的特點，因而在焊接領域有著廣泛的套用。

等離子打底，TIG蓋面

等離子焊機具有以下明顯特點：

1.高效高質量的等離子焊接工藝方法，利用等離子電弧良好的小孔穿透的能力，在保證單面焊雙面成型的同時，儘量提高焊接速度，是TIG焊接效率的5~7倍。

2.採用等離子與TIG複合焊，等離子打底，TIG蓋面，可以更加有效提高焊接質量和效率。TIG焊的自由電弧有良好的覆蓋能力，再配合上適量的填充金屬重熔，達到正面成形美觀的效果，是單槍等離子焊接效率的1.3-1.5倍。

3.主要針對薄壁3~10mm不鏽鋼板、鈦合金板等材料容器的縱環縫焊接。

4.對於壁厚8mm以下不鏽鋼板、壁厚10mm以下鈦合金板不開坡口可實現單面焊雙面成型。

顯示屏和電視

簡介

等離子彩電PDP（Plasma Display Panel）是在兩張超薄的玻璃板之間注入混合氣體，並施加電壓利用螢光粉發光成像的設備。薄玻璃板之間充填混合氣體，施加電壓使之產生離子氣體，然後使等離子氣體放電，與基板中的螢光體發生反應，產生彩色影像。等離子彩電又稱“壁掛式電視”，不受磁力和磁場影響，具有機身纖薄、重量輕、螢幕大、色彩鮮艷、畫面清晰、亮度高、失真度小、節省空間等優點。

壁掛式等離子電視

等離子是採用近幾年來高速發展的等離子平面螢幕技術的新—代顯示設備，二十一世紀以來市場上銷售的產品有兩種類型，一種是等離子顯示屏，另一種是等離子電視，兩者在本質上沒有太大的區別，唯一的區別是有沒有內置電視接收調諧器。

由於PDP發展初期主要是針對商業展示用途，所以當前仍有很多PDP都沒有內置電視接收調諧器，也就是說，不能直接接收電視信號。因此如果選擇的是這種產品，那么只能通過衛星解碼器或錄像機等其它設備來兼作電視訊號調諧接收器，也可另購—個電視接收器。在二十一世紀，等離子已經開始面對家庭用戶設計生產，二十一世紀生產的部分等離子開始內置電視接收器，這些機型預先就設有RF射頻連線端子，可以直接播放電視節目。

大部分國產的PDP都是內置電視接收器，如海信、上廣電SVA和TCL的多款產品。而國外的廠家，有些產品採用外置電視接收器，也有部分產品採用內置電視接收器。一般把外置電視接收器的PDP稱為等離子顯示屏，把內置電視接收器的PDP稱為等離子電視，選購時應問清楚是否帶電視接收功能。

等離子顯示屏PDP是一種利用氣體放電的顯示裝置，這種螢幕採用了等離子腔作為發光元件。大量的等離子腔排列在一起構成螢幕。等離子顯示屏的屏體是由相距幾百微米的兩塊玻璃板組成，與空氣隔絕，每個等離子腔體內部充有氖、氙等惰性氣體，密封在兩層玻璃之間的等離子腔中的氣體會產生紫外光，從而激勵平板顯示屏上的紅綠藍三基色螢光粉發出可見光。每個離子腔體作為一個像素，其工作機理類似普通日光燈。這些像素的明暗和顏色變化組合，產生各種灰度和色彩的圖像，而電視彩色圖像由各個獨立的像素髮光綜合而成。

特點

等離子（PDP）電視與傳統的CRT電視機相比，PDP電視機的最突出特點就是“大而薄”，其他的特點還表現在：

1. 薄而輕的結構。由於PDP顯示模組配身具有薄而輕的特點，決定了顯示屏在總體上相應的結構特徵，同時顯示尺寸的增大也不需要相應地增大屏體的厚度。
2. 寬視角。PDP可以做到和CRT同樣寬的視角，上下左右大於160度。而液晶（LCD）在水平方向視角一般為120度左，垂直方向則更少。
3. 防電磁干擾。由於顯示原理的差別，來自外界的電磁干擾，如馬達、揚聲器等，對PDP的圖像幾乎沒有影響。相比之下，CRT受電磁場的干擾要明顯得多。
4. 純平的圖像無扭曲。PDP的RGB柵格在平面上呈均勻分布，而在純平CRT中內表面非平的，會造成典型的枕形失真。並且當畫面的局部亮度不均勻時，CRT往往還會產生相應的圖像扭曲失真，而PDP就不有這種現象。
5. 沒有會聚和聚焦問題。
6. “燒屏”。所謂的燒屏，並不是冒煙、著火現象，而是指等離子螢幕上的不可逆轉的灼傷現象，也就是螢幕上無法消除的圖像輪廓，通常只是淡淡痕跡，如果不是近看，較難發覺。雖然等離子電視技術已經大大提升，但是燒屏終究難以徹底消除，但燒屏現象卻是可防可控的。

等離子電視機屬於高新尖端的電子產品。等離子電視機的使用壽命是普通電視機的兩倍左右，如果一台普通電視機的使用壽命是10年，那么等離子就可使用20年左右，並且等離子電視在顯示、色彩等許多方面都優於普通電視機。等離子顯示技術已在消費級市場幾乎絕跡，而其消失似乎只是時間問題。

隱形飛機

電漿另一個重要套用是一些特殊的化學元素形成一個巨觀溫度並不高，但電子溫度可達到攝氏幾萬度的低溫電漿，這時，物質間會發生特殊的化學反應，因此可用來研製新的材料．如在鑽頭等工具上塗上一層薄薄的氮化鈦來提高工具的強度、製造太陽能電池、在飛機的表面上塗一層專門吸收雷達波的材料可躲避雷達的跟蹤（即隱形飛機）……這些被稱為電漿薄膜技術。

工作原理

這是一種利用氣體放電的顯示技術，其工作原理與日光燈很相似。它採用了等離子管作為發光元件，螢幕上每一個等離子管對應一個像素，螢幕以玻璃作為基板，基板間隔一定距離，四周經氣密性封接形成一個個放電空間。放電空間內充入氖、氙等混合惰性氣體作為工作媒質。

在兩塊玻璃基板的內側面上塗有金屬氧化物導電薄膜作激勵電極。 當向電極上加入電壓，放電空間內的混合氣體便發生電漿放電現象。氣體電漿放電產生紫外線，紫外線激發螢光屏，螢光屏發射出可見光，顯現出圖像。當使用塗有三原色（也稱三基色）螢光粉的螢光屏時，紫外線激發螢光屏，螢光屏發出的光則呈紅、綠、藍三原色。當每一原色單元實現256級灰度後再進行混色，便實現彩色顯示。電漿顯示器技術按其工作方式可分為電極與氣體直接接觸的直流型PDP和電極上覆蓋介質層的交流型PDP兩大類。二十一世紀研究開發的彩色PDP的類型主要有三種：單基板式（又稱表面放電式）交流PDP、雙式（又稱對向放電式）交流PDP和脈衝存儲直流PDP。

PDP的發光原理

手術系統

“電漿”技術，是以特定超低頻率100Khz電能激發介質（Nacl）產生電漿，電漿中的高速帶電粒子直接打斷分子鍵，使蛋白質等組織裂解汽化成H2，O2，CO₂，N₂和甲烷等低分子量氣體。

普通高頻500-4000KHz可改變電場下，粒子一方面無法獲得足夠的加速時間，處於往復的震盪狀態；另一方面高頻下加劇的分子摩擦會產生較強的熱效應，且頻率越高產熱越多。

但100KHz低頻穩定電場下，粒子則會獲得更長的加速時間，最終形成帶有更大動能的高速帶電粒子，直接打斷分子鍵。此外因頻率低，較之高頻大大降低了分子間的摩擦產熱，使切割、消融和止血等過程都在40℃~70℃內完成，從而實現微創效應。

電外科設備經歷了“電刀”—“普通射頻”—“電漿射頻”，由低向高的發展階段。

“電漿”技術用直接的“汽化”工作方式徹底改變了傳統“射頻”的“熱能”工作方式，40℃~70℃的組織汽化替代了傳統“切割”、“止血”等過程中上百度高溫對組織的灼傷破壞作用，大大降低了手術過程中的創傷。

“電漿”技術在臨床治療中產生的微創效應正是未來醫學發展的趨勢。

其他用處

另外，還可用電漿脫掉煙塵中的硫、用電漿照射種子來提高農作物的產量、研製大螢幕的電漿電視機、研製電漿火箭發動機到火星等遙遠的宇宙去旅行……電漿的套用舉不勝舉。

還有，等離子在醫學手術治療方面也受到重視。譬如2011年來受大眾歡迎的等離子低溫消融手術--用來治療鼻炎，咽炎，打鼾等疾病。等離子低溫消融手術的原理是使電極和組織間形成等離子薄層，層中離子被電場加速，並將能量傳遞給組織，在低溫下（40℃―70℃）打開細胞間分子結合鍵，使靶組織中的細胞分解為碳水化合物和氧化物造成病變組織液化消融，稱為等離子（不是熱效應），從而達到靶組織體積減容的效果。

其爭論點

產生磁場的必備條件是電荷的變化或者電荷的運動，這個是麥克斯韋電磁場理論的最基本的定理，所以如果說等離子自己能夠產生磁場影響其他離子的運動，就不需要附加電壓點火了，這不相當於能量是無限的，不就是永動機了嗎，這就違反了能量守恆定律；
所以等離子的點火的關鍵步驟還是附加的電場才對，離子在電場的作用下運動就會產生磁場，這正是電磁波的構成；科技加熱能夠使分子電離化的，因為氣體分子加熱就會膨脹，而電離的本質從分子的角度出發，就是分子間的離子鍵斷裂，如果是氣體分子，要使鍵斷裂必須要給鍵足夠大的力，而這正是氣體分子難以解決的問題，因為加熱氣體，只會使氣體分子的運動速度加快，使得氣體膨脹，鍵是不會斷裂的，所以需要限制空間，最多能夠加熱到超臨界溫度這個正是發電站的瓶頸，而這個溫度下根本就不能電離。