等离子体与生活.doc

1、 等离子体与生活院系：经济学院金融系学号：15620102201989姓名：林超奇 1、什么叫相对真空和绝对真空？压强单位有哪些，说明它们之间换算关系？浅谈真空划分及影响真空获得主要因素。1）绝对真空理论上才有，一个空间中不含任何一物质就属于绝对真空；但是事实上每个空间都或多或少的含有一些物质，相对真空就是说空间中所含的物质非常的少，实验室造出的真空还有太空都属于相对真空。目前在自然环境里，只有外太空堪称最接近真空的空间。2）常见的压强单位：Pa(帕斯卡)、Kpa(千帕)、Mpa(兆帕)、atm(标准大气压)、torr(托)1Pa=1 N/ 1atm=101325 Pa 1KPa=1000Pa

2、1MPa=1000KPa=1000000Pa 1Pa7.500610 3 Torr3)真空划分：真空区域 压强范围 （torr） 压强范围（Pa）低真空 10760 1333101325中真空 10-310 0.13331333高真空 10-810-3 10-60.1333超高真空 10-1210-8 10-1010-6极高真空 1000Hz ）三种。工频发生器由于体积大、功耗高等缺点，目前已基本退出市场。中、高频发生器具有体积小、功耗低、臭氧产量大等优点，是现在最常用的产品。 2、按使用的气体原料划分，有氧气型和空气型两种。氧气型通常是由氧气瓶或制氧机供应氧气。空气型通常是使用空气（如压缩空

3、气）作为原料。由于臭氧是靠氧气来产生的，而空气中氧气的含量只有 21%，所以空气型发生器产生的臭氧浓度比较低，同时还会衍生氮化物。而瓶装或制氧机的氧气纯度都在90%以上，所以氧气型发生器的臭氧浓度较高。在环境消毒时，通常使用空气型发生器。在水处理时，应优先考虑氧气型发生器。但如果消毒饮用水时，发生器需要配合旧式臭氧混合塔使用，则只能选用空气型。3、按冷却方式划分，有水冷型和风冷型。臭氧发生器工作时会产生大量的热能，需要冷却，否则臭氧会因高温而边产生边分解。水冷型发生器冷却效果好，工作稳定，臭氧无衰减，并能长时间连续工作，但结构复杂，成本稍高。风冷型冷却效果不够理想，臭氧衰减明显。大型发生器或重

4、要场所使用的发生器通常都是水冷式的。风冷一般只用于臭氧产量较小的发生器或对发生器性能要求不严格的场所。在选用发生器时，应尽量选用水冷型的。4、按介电材料划分，常见的有石英管、陶瓷板、陶瓷管、玻璃管和搪瓷管等几种类型。其中石英管由于具有介电常数高、壁厚均匀、椭圆度好、耐高温、耐潮湿等特点而最常被一些高性能的臭氧发生器使用。陶瓷板易脆裂，只适用一些小型发生器。陶瓷管的壁厚和椭圆度不易控制，容易出现放电不均匀的问题，所以使用的不多。玻璃管和搪瓷管介电常数低，耐高温性能差，易炸裂，只有在一些低端发生器上使用。5、按臭氧产生部件的结构划分，有密闭式和开放式两种。密闭式发生器的结构特点是密封体本身就是电极

5、，臭氧能够集中使用，如用于水处理。开放式发生器的电极是裸露在空气中的，所产生的臭氧无法集中使用，通常只用于较小空间的空气净化或某些小型物品表面消毒。密闭式发生器可代替开放式发生器使用。密闭式发生器的成本远高于开放式发生器。值得注意的是，现在有些人把开放式发生器硬性封装起来，冒充密闭式发生器。这样做的结果是由于大量的热量无法及时散发，臭氧衰减严重，发生器也很快烧损。二、紫外线式臭氧发生器是使用特定波长（185nm ）的紫外线照射氧分子，使氧分子分解而产生臭氧。由于紫外线灯管体积大、臭氧产量低、使用寿命短，所以这种发生器使用范围较窄，常见于消毒碗柜上使用。三、电解式发生器通常是通过电解纯净水而产生

6、臭氧。这种发生器能制取高浓度的臭氧水，制造成本低，使用和维修简单。但由于有臭氧产量无法做大、电极使用寿命短、臭氧不容易收集等方面的缺点，其用途范围受到限制。目前这种发生器只是在一些特定的小型设备上或某些特定场所内使用，不具备取代高压放电式发生器的条件。2）在生活中的应用：利用臭氧发生器产生的臭氧，可以用来：a、杀菌：可迅速杀灭各种细菌、病毒，且无二次污染 b、解毒：有效去除食物中的残余农药c、除臭：去除霉味、烟味、油烟味、水渍、垃圾等各种臭味 d、增氧：提高空气和水中的含氧量e、保健：净化空气，促进人体新陈代谢f、保鲜：水果、蔬菜禽蛋的保鲜等六、简述等离子显示器的工作原理是一种利用气体放电显示

7、技术，其工作原理与日光灯很相似。它采用了等离子管作为发光元件，屏幕上每一个等离子管对应一个像素，屏幕以玻璃作为基板基板间隔一定距离四周经气密性封接形成一个个放电空间。在两块玻璃基板的内侧面上涂有金属氧化物到点薄膜作为电极。在两张薄玻璃基板之间充填混合气体，施加电压使之产生离子气体，然后使等离子气体放电，与基板中的荧光体发生反应，产生彩色影像。它以等离子管作为发光元件，大量的等离子管排列在一起构成屏幕，每个等离子对应的每个小室内都充有氖、氙等混合惰性气体，在等离子管电极间加上高压后，封在两层玻璃之间的等离子管小室中的气体会产生紫外光，并激发平板显示屏上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光。每个等离子管

8、作为一个像素，由这些像素的明暗和颜色变化组合使之产生各种灰度和色彩的图像，类似显像管发光。等离子彩电又称“壁挂式电视” ，不受磁力和磁场影响，具有机身纤薄、重量轻、屏幕大、色彩鲜艳、画面清晰、亮度高、失真度小、视觉感受舒适、节省空间等优点。等离子体显示器技术按其工作方式可分为电极与气体直接接触的直流型PDP 和电极上覆盖介质层的交流型 PDP 两大类。目前研究开发的彩色 PDP 的类型主要有三种：单基板式（又称表面放电式）交流 PDP、双式（又称对向放电式）交流 PDP 和脉冲存储直流 PDP。七、简述 ITER 计划发展历程和科学意义，ITER 计划聚变反应的物理基础。1）历程：由于聚变能的

9、研究不仅关系到最终解决人类能源问题，而且还涉及众多最先进且非常敏感的技术，因此，ITER 计划的形成除与科学技术本身的发展有关外，还始终与主要大国在政治和外交方面的考虑分不开。本文将主要从科学和技术角度作一些分析和说明。 1985 年，作为结束冷战的标志性行动之一，前苏联领导人戈尔巴乔夫和美国总统里根在日内瓦峰会上倡议，由美、苏、欧、日共同启动“国际热核聚变实验堆（ITER）“ 计划。ITER 计划的目标是要建造一个可自持燃烧（即 “点火“）的托可马克核聚变实验堆，以便对未来聚变示范堆及商用聚变堆的物理和工程问题做深入探索。最初，该计划仅确定由美、俄、欧、日四方参加，独立于联合国原子能委员会（

10、IAEA）之外，总部分设美、日、欧三处。由于当时的科学和技术条件还不成熟，四方科技人员于 1996 年提出的 ITER 初步设计很不合理，要求投资上百亿美元。1998 年，美国出于政治原因及国内纷争，以加强基础研究为名，宣布退出 ITER 计划。欧、日、俄三方则继续坚持合作，并基于上世纪 90 年代核聚变研究及其他高新技术的新发展，大幅度修改实验堆的设计。2001 年，欧、日、俄联合工作组完成了 ITER 装置新的工程设计（EDA）及主要部件的研制，预计建造费用为 50 亿美元（1998 年价） ，建造期 8 至 10 年，运行期 20 年。其后，三方分别组织了独立的审查，都认为设计合理，基本

11、上可以接受。2002 年，欧、日、俄三方以 EDA 为基础开始协商 ITER 计划的国际协议及相应国际组织的建立，并表示欢迎中国与美国参加 ITER 计划。中国于 2003 年1 月初正式宣布参加协商，其后美国在 1 月末由布什总统特别宣布重新参加ITER 计划，韩国在 2005 年被接受参加 ITER 计划协商。以上六方于 2005 年 6月签订协议，一致同意把 ITER 建在法国核技术研究中心 Cadarache，从而结束了激烈的“选址大战 “。印度于 2006 年加入 ITER 协商。最终，七个成员国政府于 2006 年 5 月 25 日草签了建设 ITER 的国际协定。目前国际组织正在

12、组建，总干事和副总干事人选已确定。还有一些国家也正在考虑参加 ITER 计划。在 ITER 建设总投资的 50 亿美元（1998 年值）中，欧盟贡献 46%，美、日、俄、中、韩、印各贡献约 9%。根据协议，中国贡献中的 70%以上由我国制造所约定的 ITER 部件折算，10%由我国派出所需合格人员折算，需支付国际组织的外汇不到 20%。作为聚变能实验堆，ITER 要把上亿度、由氘氚组成的高温等离子体约束在体积达 837 立方米的“磁笼 “中，产生 50 万千瓦的聚变功率，持续时间达 500 秒。50 万千瓦热功率已经相当于一个小型热电站的水平。这将是人类第一次在地球上获得持续的、有大量核聚变反

13、应的高温等离子体，产生接近电站规模的受控聚变能。在 ITER 上开展的研究工作将揭示这种带有氘氚核聚变反应的高温等离子体的特性，探索它的约束、加热和能量损失机制，等离子体边界的行为以及最佳的控制条件，从而为今后建设商用的核聚变反应堆奠定坚实的科学基础。对ITER 装置工程整体及各部件在 50 万千瓦聚变功率长时间持续过程中产生的变化及可能出现问题的研究，不仅将验证受控热核聚变能的工程可行性，而且还将对今后如何设计和建造聚变反应堆提供必不可少的信息。ITER 的建设、运行和实验研究是人类发展聚变能的必要一步，有可能直接决定真正聚变示范电站（DEMO）的设计和建设，并进而促进商用聚变电站的更快实现

14、。ITER 装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克。其装置中心是高温氘氚等离子体环，其中存在 15 兆安的等离子体电流，核聚变反应功率达 50 万千瓦，每秒释放多达 1020 个高能中子。等离子体环在屏蔽包层的环型包套中，屏蔽包层将吸收 50 万千瓦热功率及核聚变反应所产生的所有中子。在包层外是巨大的环形真空室。在下侧有偏虑器与真空室相连，可排出核反应后的废气。真空室穿在 16 个大型超导环向场线圈（即纵场线圈）中。环向超导磁体将产生 5.3 特斯拉的环向强磁场，是装置的关键部件之一，价值超过 12 亿美元。穿过环的中心是一个巨大的超导线圈筒（中心螺管） ，在环向场线圈外侧还布有六个大型环向超导线圈，即极向场线圈。中心螺管和极向场线圈的作用是产生等离子体电流和控制等离子体位形。2）科学意义：国际热核计划是目前世界上仅次于国际空间站的一个大型国际科学工程计划。根据签署的协定，国际热核计划的实施将历时年，其中建设阶段年，