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等离子体法制取纳米粉末 郑国梁 中国科学院化工冶金研究所 北京100080 电话62554678 传真 电子信箱 glzheng网home.icm.ac.cn 摘 要 本文综述了我所等离子体材料实脸室二十多年来在采用电弧等离子体，封颇等离子体和 微波等离子体技术通过物理法和化学法制取纳米超细粉末的研究与开发工作. 一、等离子体及其发生技术 等离子体是一种高温、高能量密度由电子、离子、原子与分子组成的电中性的带电异体， 它可以由惰性、中性、氧化性和还原性等不同气体形成该种气体或两种以上气体的等离子体。 等离子体可分为低压冷等离子体 也〔称非平衡等离子体)和常压热等离子体 (也称准平衡等 离子体)。 本文所采用的热等离子体发生技术有以下几种: 1.直流电弧等离子体，主要有以下两种型式发生器: 壁稳式电弧等离子体发生器 适用于惰性、中性、还原性工作气体 旋稳式电弧等离子体发生器 适用于惰性、中性、氧化性工作气体 2.射频感应等离子体，它是无电极感应放电，适用于任何气体 〕.常压微波等离子体，它也是无电极放电，适用于任何气体 等离子体法制取纳米粉末的优点:产生的高温、高能量密度、气氛任意可控的纯净等离 子体 特〔别是射频和微波等离子体)可以用于制取高纯、超细的金属、氧化物、碳化物、氮 化物，硼化物及其复合物的纳米粉末。因为是千法过程.所以获得的产品分散性好，活性高。 二、等离子体电源设备 以下简要叙述不同等离子体发生技术研究所需电源设备的基本要求。 1.直流电弧等离子体发生器的电源设备 由于等离子体电阻的静态伏安特性不是一种线 性的正比关系，当电流增加，等离子体温度增加，电阻降低，因此电压呈不变或略有下降的 特征，即出现平的或下降的伏安特性，故一般硬特性的稳压电源就不能使等离子体正常稳定 工作，而一定要采用具有陡降特性的电源，才能使等离子体发生器稳定地工作，现在常用的 直流电源有两种，一是由主变压器，磁饱和电抗器和整流器组成的直流电源，其陡降的静特 性是靠磁饱和电抗器完成，另一种是可控硅直流电源，其陡降特性是靠交、直流电流反馈来 B6 实现。我们在研究中使用的勘粉丫内为滩每衣砂舜雍护神城飞伞钢片，铜材消耗大，且 效率低，本文所用的直流电源空载电压600伏，最大输出电流400安。 2.射频感应等离子体电源 电源设备由交流升压变压器，高压整流，振荡回路和反馈四 个部份组成，工作频率f的选择主要决定于负载的a肤深度S S=5x103(P心irz 其中P等离子体电M率 因此。随着等离子体功率的增扭，箫离子体火球的真径也增加，趋肤深度“也增加，意 味着工作频率f可以降低，如果在=定 下，f选择太低，2S大于火球直径，则由于高 频电磁场的吸收和衰退会使效率 太高，则2S小于火球直径。则会出现等离子 体中心温度低的暗区。射频电源与等O未侠名间的下个重耍问题是调节负载与电源间的阻抗 匹配 ，目的是使振荡器在额定的阳极电庄卞能以较高的效率输出最大功率，其详细情况已在 以前论文中阐述Dl= 在本文工作中所使用的三种不同功率mp频电源设备基本参数如下: 8,30.250 7 12 12 1.8 3.80 3 8 4 2 5 邓 父 8 0 3.微浪等离子体电源一 _ 微波电凉设备由摄波术车舞，兰‘销钉调配器，)1J22主波管及可