Особенности химических процессов в низкотемпературной плазме

ГЛАВА II ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЕ [c.46]

При низких давлениях в разряде вещество находится в состоянии сильно нарушенного энергетического равновесия прежде всего в том отношении, что температура электронов Гэл много выше температуры Гт тяжелых частиц. При повышении плотности газа Г,л и 7 т все более сближаются. В том состоянии газа в разряде, которое имеет место при особенно важных для техники плазмохимии значениях давления (1 атм и выше), Гт и Тая за отдельными исключениями весьма близки, и химическую реакцию можно рассматривать просто как высокотемпературный процесс при Т = Тт Эти случаи не обсуждаются в настоящей главе. Для знакомства с ними, а также со всеми подробностями современной плазмохимии и процессов в низкотемпературной плазме читатель адресуется к работам 157, 256]. [c.339]

Химические процессы в низкотемпературной плазме и плазменных струях при температурах — 10 —5-10 °К привлекают к себе все возрастающее внимание. В этой области температур и в специфических условиях плазмы существенную роль начинают играть отклонения от классического описания химических процессов, связанные с неравновесностью и релаксационными свойствами систем, коллективными эффектами и особенностями элементарных актов (в первую очередь актов столкновений различных частиц). [c.3]

В общем случае плазмохимический агрегат состоит из трех зон генерации низкотемпературной плазмы, плазмохимического реактора и закалочной зоны. Иногда различные стадии общего плазмохимического процесса могут совпадать и во времени, и в пространстве. Обусловлено это основной особенностью плазмохимических процессов, а именно по крайней мере один из компонентов реакционной смеси находится в состоянии плазмы. При этом плазма может быть и одним из реагентов рассматриваемой химической реакции и эффективным энергоносителем. Важно, что технологическая схема любого плазмохимического процесса должна включать в себя устройство для преобразования вещества в состоянии плазмы — генератор плазмы. [c.49]

Как следует из анализа многочисленных работ по плазмохимии, процессы в низкотемпературной плазме особенно перспективны для промышленной реализации тех химических реакций, у которых 1) равновесие смещено в сторону высоких температур 2) скорости резко возрастают с повышением температуры (продолжительность контакта / 10 —10- сек). С этим связана резкая миниатюризация техники (например, плазмохимический реактор пиролиза метана производительностью 25 ООО т в год имеет длину 65 см и диаметр / 15 см [70]) 3) высокие выходы достигаются в существенно неравновесных условиях 4) используется широкодоступное, малоценное, неустойчивое по составу сырье (например, в плазмохимическом пиролизе природного газа примеси к метану до 20—25% не влияют на выход целевых продуктов). [c.229]

Перечисленные пять особенностей плазмохимических реакций представляют собой, говоря по существу, характерные черты неравновесных химических процессов, частным (хотя и очень важным) случаем которых являются реакции в низкотемпературной плазме. В настоящем пункте излагаются некоторые специфические черты именно плазмохимических реакций. [c.304]

В низкотемпературной плазме реализуются процессы, которые практически не существуют и неизвестны в традиционной химии. Это — неравновесные процессы. Они играют все возрастающую роль в плазмохимической промышленной технологии и, в частности, позволяют получать твердые вещества (материалы) с необычной (неравновесной) структурой и уникальными свойствами (ультрадисперсные порошки и пленки). Существуют плазмохимические процессы модификации поверхностей металлов, полупроводников, диэлектриков (силицирование, азотирование, алюминирование и т. д., ионная имплантация, плазменно-электролитные процессы и др., процессы очистки поверхностей изделий и обрабатываемых материалов). Процессы травления в электронике, применение плазмохимии в медицине также обусловлены физико-химическими особенностями неравновесной реагирующей плазмы. В такой плазме могут иметь место неравновесные концентрации реагентов, промежуточных реакционноспособных соединений и продуктов реакции, приводящие в частности к исключительно высокой селективности реакций, а также неравновесные функции распределения по энергии различных компонентов реагирующей многокомпонентной плазмы и неравновесные заселенности [c.259]

Прикладная плазмохимия охватывает широкий круг процессов,, представляющих значительный интерес для различных областей народного хозяйства химической, металлургической, электронной, радиотехнической, электротехнической промышленности и-др. Кроме того, в последние годы сферы применения плазмохимических процессов постоянно расширяются, в частности, в технологии модифицирования поверхностей твердых тел, в химическом и физико-химическом анализах. Многие плазмохимические-процессы уже используют в промышленности, другие проходят опытные и опытно-промышленные испытания. Анализ результатов термодинамических и кинетических расчетов и экспериментальных исследований плазмохимических процессов свидетельствует о том, что процессы в низкотемпературной плазме особенно перспективны для промышленной реализации в тех. случаях, когда высокие выходы продуктов получаются в существенно неравновесных условиях в неравновесной плазме образуются уникальные соединения образуются чистые и высокочистые, например полупроводниковые, материалы равновесие смещено в сторону высоких температур скорости реакций резко возрастают с повышением температуры, что обусловливает резкую миниатюризацию техники используется широкодоступное, малоценное, неустойчивое по составу сырье сокращается число стадий в технологической линии. Практически невозмож- [c.327]

В книге даны характеристики свойств низкотемпературной плазмы и описаны особенности протекания химических реакций в ней. Представлены конструкции плазмотронов и методы применения плазмы в различных химико-технологических процессах. Подробно изложены физико-химические основы процессов получения в плазгае окислов азота, ацетилена, цианистых соединений, нитридов и карбидов, металлов, монокристаллов. Приведены классификация и меюдика расчета плазменных генераторов, описаны технологические и электрические схемы установок. [c.4]

Одно ИЗ основных отличий механизмов и кинетики химических реакций в низкотемпературной плазме от механизмов и кинетики реакций в обычных химических системах состоит в наличии заряженных и возбужденных частиц, что связано с более высоким уровнем температур и способами получения плазмы (см. стр. 6—26) [1]. Эти особенности присущи не только нлазмохи-мическим системам. Они проявляются и в других областях химии высоких энергий — радиолизе, фотолизе, лазерной фотохимии, ударных волнах, а также существенны при анализе процессов, протекающих в верхних слоях атмосферы, и т. д. Скорости реакций с участием возбужденных частиц, ионов и радикалов, как правило, значительно превышают скорости образования этих частиц [2]. Поэтому суммарная скорость химических превращений будет определяться в основном скоростями образования и гибели таких частиц, т. е. скоростями возбуждения, диссоциации, ионизации и рекомбинации. [c.113]

Знание механизмов физико-химических процессов, особенно возбуждения частиц, необходимо также для обоснования большинства имеющихся методов диагностики неравновесной плазмы — спектральной, зондовой, термозондовой и термопарной и т. д. Поэтому изучение их в неравновесной и квазиравновесной плазме является актуальной задачей, выдвигаемой потребностями теоретической и прикладной плазмохимии, а также других областей научного и технологического использования низкотемпературной плазмы — разработки мощных газоразрядных лазеров, интенсивных источников света, разработки моделей процессов в верхних слоях атмосферы и т. д. [c.5]