Способи отримання низькотемпературної плазми, плазма дугового розряду, плазмова технологія

Найбільш поширеним способом збудження низькотемпературної плазми є електричний розряд в газі.
Газ, захищений від зовнішніх впливів, абсолютно не проводить електричного струму і, отже, неіонізован. При зовнішніх впливах, викликають іонізацію газу, можливі два види газового розряду.
У першому випадку діють два умови: фактор, що забезпечує появу вільних носіїв заряду, т. Е. Фактор іонізації газу, і електричне поле будь-якої напруженості, яке повідомить заряджених частинок спрямований рух. Усунення будь-якого з цих двох чинників призводить до зникнення струму провідності в газі. В цьому випадку розряд називають несамостійним.
У другому випадку, що має найбільше практичне значення, діє тільки одна умова: є постійне або швидко змінюється в часі і по напрямку електричне поле, ефективне значення напруженості якого перевищує деяке значення, яке визначається умовами в газі (температура, тиск) і умовами на оточуючих газ тілах . В цьому випадку виникає струм провідності називають самостійним розрядом.
Самостійні розряди поділяються на розряди, в яких струм провідності в газорозрядної плазмі безпосередньо пов'язаний зі струмом у зовнішньому живильного ланцюга за допомогою електродів (катода і анода), і розряди, в яких струм провідності в газі не має гальванічного зв'язку з струмом у зовнішньому живильного ланцюга.

У розрядах першого виду важливу роль в механізмі проходження струму грають процеси на електродах, зокрема процеси на катоді, пов'язані з емісією електронів в газорозрядну плазму. При низьких значеннях струму і щільності струму і великому загальному і катодному падінні потенціалу відбувається тліючий газовий розряд. Збільшення струму понад деякого значення викликає різке зниження загального та катодного падіння потенціалу, підвищення температури газорозрядної плазми і збільшення щільності струму - виникає електрична дуга. До цього ж типу розрядів можуть бути віднесені іскровий і коронний розряди.
До другого виду належить високочастотний розряд. Зовнішнє електричне поле при високочастотному розряді на відміну від електродного розряду першого виду настільки швидко змінює свій напрямок, що носії зарядів у газорозрядної плазмі не встигають вийти на електроди або стінки розрядної камери, і струм провідності в газорозрядної плазмі не має безпосереднього зв'язку з струмом у зовнішній ланцюга . Це не тільки не погіршує умов існування високочастотного розряду, але навіть покращує їх.
Серед розглянутих видів газорозрядної плазми високочастотна, і в першу чергу електродугове, має найбільше практичне значення. Це пояснюється тим, що сьогодні високочастотний і електродугової розряди є практично єдиним засобом для тривалого нагрівання газу до температури 3000-50 000 ° К без будь-яких істотних обмежень по електричної потужності, роду газу і тиску.
Низькотемпературну плазму отримують у високочастотних (ВЧ) і електродугових генераторах плазми - плазмотронах. Вона є потужним інтенсифікує фактором, в значній мірі прискорює перебіг багатьох теплофізичних і фізико-хімічних процесів при різанні, наплавленні, зварюванні і плазменно-механічної обробки металів, в металургії, плазмохімії, нанесенні покриттів і інших процесах високотемпературної технології.