近日，西安光機所瞬態光學與光子技術國家重點實驗室研究員湯潔課題組，在等離子體基礎前沿及低溫等離子體器件研發方面取得進展，相關研究成果以Atmospheric diffuse plasma jet formation from positive-pseudo-streamer and negative pulseless glow discharges為題，發表在Communications Physics上。西安光機所為第一完成和通訊單位。
 

　　作為一種新型的、經濟的、便捷的等離子體發生技術，常壓低溫等離子體射流在材料加工與改性、薄膜層積、納米顆粒制造、器械表面洗消、生物組織結構與功能恢復、微生物誘變育種等眾多領域具有技術優勢和應用前景。彌散、均勻、大面積低溫等離子體射流的研發，一直以來為本學科領域研究的重點和難點。人們通常基于流注耦合模型，采用降低電離率或提高預電離水平的方法來獲取彌散等離子體。但常壓下的氣體放電極易收縮成細絲，阻礙彌散等離子體的形成，成為制約均勻大面積等離子體器件研發的首要因素。
 

　　該課題組打破基于流注耦合模型產生彌散等離子體的傳統思維，提出雙極性擴散離子牽引與雪崩電離離子補償彌散等離子體形成新機制，通過對載氣流速的精準調控，及細絲形態的有效約束，在載氣流速與離子電遷移速度可比的特定條件下，實現彌散等離子體的產生，并研發出低廉高效的彌散等離子體發生器件。該工作的關鍵點在于：控制載氣流速與離子電遷移速度可比，殘余帶電正離子增加正流注放電通道邊緣的雙極性擴散效應，促進通道中電子的徑向擴散，實現通道的徑向擴充；正流注頭部的徑向擴展弱化頭部的電場強度，阻止流注進一步發展；殘余帶電正離子補償電子雪崩中的遷移離子，弱化負流注頭部的電場強度，阻礙流注的形成。
 

　　該研究突破了常壓下難以形成彌散等離子體的瓶頸問題，為均勻、大面積等離子體器件的研發提供了新思路，為低溫等離子體技術應用的推廣起到促進作用。雜志審稿人對該項研究工作給予了高度評價。研究工作得到國家自然科學基金、陜西省自然科學基金、中科院光譜成像技術重點實驗室開放基金等的支持。