按照等离子体产生方式,可以分为天然等离子体和人工等离子体。普遍存在于恒星、星际天体、地球电离层等宇宙空间的自然界中的等离子体,称为天然等离子体,人工等离子体则是由人为放电和激光等方式产生的电离等离子体。大气压低温等离子体的产生方法有很多种,常见放电类型有电晕放电(Corona Discharge)、等离子体射流(APPJ)、介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge,DBD)等,通过不同电极设计和模式选择,可以有针对性地产生和应用场所相匹配的等离子体。

(1) 电晕放电

将电压加载到曲率半径极小的电极上,当电压升高到一定数值后,电极附近的空气就会由于强电场而发生电离,从而产生的局部放电现象即为电晕放电。电晕放电可以在大气压下产生稳定的非热平衡等离子体,但这种放电模式只发生在极不均匀电场的强电场区,放电强度较弱,产生等离子体及活性粒子的效率都比较低。目前有关电晕放电等离子体的研究都是在直流高压或者脉冲电压条件下进行的,放电能耗大,对电极材料要求高。鉴于上述局限性,电晕放电方式不适用于对均匀性和等离子体接触面积要求较高的材料改性领域。

(2) 大气压等离子体射流

射流等离子体近年来越来越受到学术界和工业界的关注。它是一项很有前途的技术,操作简单,实用经济,不需要真空设备。其原理是使气体放电产生的等离子体在电场和外加气场的共同作用下从产生区域喷出,在外界大气压下朝着指定的方向行进,从而形成等离子体射流。

(3) 介质阻挡放电

介质阻挡放电是将绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电,当两个电极间施加足够高的电压时,电极间的气体被击穿放电形成等离子体,放电表现为微放电,通常持续时间短促(仅为纳秒级),且在介质表面均匀分布,是气体放电中一种常见的放电形式。

绝缘阻挡介质材料有石英、玻璃、陶瓷等,放电电极布置方式有同轴圆筒式、板对板式和线对板式,其中板对板式结构中又分为单阻挡介质式和双阻挡介质式。

相对于早期的等离子体产生条件,大气压低温等离子体处理技术摆脱了严苛的真空条件,既能保持使气体分子、原子激发解离或者电离的电子能量,同时整体反应系统还能保持在低温或者是常温状态而被广泛应用于材料表面处理等领域。