一、选题背景及意义

等离子体在自然界中是普遍存在的。例如，太阳、恒星、银河系、河外星系中的大部分星际物质都处于等离子体状态。地球上南北极有时发生的五颜六色的极光、夏日雷雨时出现的闪电和绚丽多彩的霓虹灯、日光灯等都与等离子体现象密切有关。

等离子体是物理学科研究中的一个重要分支，其早在19世纪已被科学家发现并开始作为发光现象和导电流体加以研究和应用。目前冷等离子体技术已经广泛地应用于工业、农业、国防、环境、通信等国民经济发展领域，是当今科技研究的前沿。从微电子工艺刻蚀到太空航天器推进，从薄膜材料沉积到强流电子发射，从电视平板显示到生活垃圾处理，从生物菌种诱变到人体伤口愈合，从材料表面改性到医疗杀菌消毒等，充分体现了低温等离子体独特而不可替代的特性。

与传统方法相比，低温等离子体技术应用在众多领域都具有十分显著的优点：在对材料表面进行改性处理方面，具有成本低、无废弃物、无污染等优点；在杀菌消毒方面具有安全性高、无药物残留、灭菌时间短、无环境污染等优点；在对各类污染物（废气、废水）处理方面具有能耗低、效率高、处理流程短、适用范围广等优点。

相对于其它星球而言，地球上温度较低，其环境很难使等离子体稳定存在，因此需要靠人工方式来产生。人工产生等离子体主要有气体放电法、激光烧蚀法、燃烧法、冲击波法以及粒子束或射线法等方法，其中气体放电方法是最常用的方法。为了保证实验室中等离子体的顺利产生，采用高频高压脉冲电源作为等离子体的功率输入和激发方式。相比其他方法，它具有成本低、可控性强、易操作和效果稳定等优点。

二、气体放电发展趋势

传统的辉光放电通常在低气压下形成，其产生的低温等离子体的温度低但比较均匀。由于它要求比较低的气压，在工业应用中受到较大的限制。

常压电晕放电是近年来发展非常快的一种新的放电模式。它采用介质阻挡放电的电极结构，运行在大气压下(空气或其它气体)，但和丝状介质阻挡放电明显不同，它产生非热平衡沿极板均匀的等离子体。大气压电晕放电有如下特点：(1)不需要在真空下进行，设备投资少；(2)适合于对工件表面在线加工处理；(3)不形成时空变化的放电”丝”，能对材料表面进行均匀处理；(4)能耗远小于大气压电弧放电，到达工件表面的能量密度不足以破坏被加工材料。上述特点，使大气压电晕放电在材料表面处理、薄膜沉积、刻蚀、医疗器具消毒、纤维改性、飞行器减阻和隐形等领域提供广阔的应用前景。

近几年来随着非平衡态化学的发展，产生一种崭新的大气压下非平衡态等离子体源技术，其中以大气压电晕放电和介质阻挡电晕放电等离子体为代表，它能非常有效地形成大量自由基分子、准分子，在环境除污、纳米级薄膜的形成、高分子材料表面改性、大面积紫外辐射源、大屏幕彩电显示器等领域有广阔的应用前景，常用的低气压非平衡等离子体技术需要庞大而复杂的真空系统和相应设备，使材料的加工处理只能分批量进行，而采用大气压非平衡态等离子体技术，可达到节约技术，节约设备费用，提高生产速度和进行连续生产的效果。目前产生大气压非平衡态等离子体的机理尚不清楚，在高气压下等离子体的输运特性研究也刚刚起步，但是正在形成新的研究热点。因而，目前需要发展大气压条件下的放电等离子体技术，以实现工业化生产。

介质阻挡放电(DBD：Dielectric Barrier Discharge)又称无声放电，它是有绝缘介质插入放电空间的一种气体放电，介质可以覆盖在电极上或者悬挂在放电空间罩，这样当在放电电极上施加足够高的交流电压时，电极间的气体，即使在很高气压下也会被击穿而形成所谓的介质阻挡放电。在电极问安插介质可以防止在放电空间形成局部火花或弧光放电，在通常大气压强下也可实现稳定的气体放电。它表现为很均匀、漫散和稳定、貌似低气压下的辉光放电，但实际上它是由大量细微的快脉冲放电通道构成。