技術(shù)介(jiè)紹(shào)

等離子體是由大量(liáng)帶(dài)電粒子組成的非束縛態宏觀(guān)體(tǐ)係，組(zǔ)分復雜的粒子在空間中自(zì)由(yóu)移動碰撞，發(fā)出的(dí)電(diàn)磁輻射譜覆(fù)蓋(gài)了從紅(hóng)外(wài)到(dào)真空紫外波段的廣闊(kuò)範圍[1]。這一特(tè)性反(fǎn)映(yìng)了(liǎo)等(děng)離子體內部(bù)復雜的原子和分子(zǐ)過程，也為探究等離子(zǐ)體特(tè)性提供(gōng)了理(lǐ)論依(yī)據(jù)。

利用等(děng)離(lí)子(zǐ)體(tǐ)光(guāng)譜診斷技術可以觀察到(dào)激發態物種(zhǒng)的光譜強度，活(huó)性物種的相對(duì)分(fēn)布(bù)，震動溫度(dù)以(yǐ)及(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)溫度(dù)等關鍵參(cān)數。這些參數(shù)反映了等離(lí)子體內部(bù)物理(lǐ)和化學過(guò)程的動(dòng)態平(píng)衡，在等離子體電子輸運過程(chéng)及(jí)化(huà)學反應過程中(zhōng)發揮著重要(yào)作用[2]，也為優化等(děng)離(lí)子體技(jì)術(shù)，提高應(yīng)用效果(guǒ)提供了重(zhòng)要理論(lùn)指(zhǐ)導。

產(chǎn)品應(yīng)用(yòng)

大氣壓(yā)高(gāo)壓(yā)納秒脈衝(chōng)DBD實(shí)驗裝置(zhì)由納秒高壓(yā)脈衝電源，等離子體反應(yīng)器及(jí)電(diàn)極，發射光譜測量(liáng)係(xì)統和配氣(qì)係統(tǒng)構(gòu)成(chéng)，示(shì)意圖如(rú)圖(tú)1所示(shì)。

圖(tú)1：高(gāo)壓納秒脈(mài)衝(chōng)DBD裝(zhuāng)置示意(yì)圖(tú)

圖2：DBD氬(yà)氣(qì)放(fàng)電發射光(guāng)譜(pǔ)圖(tú)

圖(tú)3：DBD氬氣放電IsCMOS動畫

設(shè)置高(gāo)壓脈衝(chōng)電源(yuán)參(cān)數為3kV，2kHz，500ns，Ar氣(qì)流速3L/min，DBD放(fàng)電(diàn)發射光(guāng)譜如圖(tú)2所(suǒ)示(shì)，由N2(C3Πu-B3Σg)和大(dà)量的Ar原(yuán)子綫(xiàn)構(gòu)成。其中N和O的(dí)譜(pǔ)綫(xiàn)是(shì)由空氣擴散(sàn)到工(gōng)作氣體中造(zào)成的(dí)。N2(C3Πu-B3Σg)由(yóu)亞(yà)穩態(tài)Ar的彭(péng)寧效應產生(shēng)[3]。圖3中的(dí)放電動畫展示了等離子體(tǐ)在(zài)強電(diàn)場和氣(qì)流作(zuò)用(yòng)下由(yóu)高壓電(diàn)極沿介質表(biǎo)麵向地電(diàn)極的發(fā)展(zhǎn)過(guò)程。

圖(tú)4：DBD空氣放電(diàn)電流(liú)電壓圖(tú)

圖(tú)5：DBD空(kōng)氣(qì)放電發(fā)射(shè)光(guāng)譜(pǔ)圖

圖6：DBD空氣放電IsCMOS圖像

設置(zhì)高壓脈衝電(diàn)源(yuán)參數(shù)為(wéi)8kV，2kHz，500ns，大氣(qì)壓空氣脈(mài)衝DBD放電電(diàn)流(liú)電壓圖如(rú)圖(tú)4所示，觀(guān)察到(dào)兩個放(fàng)電電(diàn)流(liú)區(qū)間，分別是(shì)電壓脈衝上升沿(yán)的正峰和(hé)下(xià)降沿的負(fù)峰。其中(zhōng)，正(zhèng)電流(liú)的幅值遠高(gāo)於(yú)負電流(liú)的幅值(zhí)，負電(diàn)流的(dí)出(chū)現是(shì)由(yóu)於正(zhèng)放(fàng)電(diàn)過(guò)程中的電荷積累(léi)。由(yóu)於(yú)放電(diàn)回路(lù)中存(cún)在(zài)容性器(qì)件(jiàn)，在(zài)脈衝(chōng)的第一個(gè)峰值(zhí)結(jié)束後(hòu)，放(fàng)電存(cún)在(zài)多(duō)個(gè)納(nà)秒級的(dí)震蕩，持續一(yī)段時(shí)間(jiān)後降至零(líng)點附近(jìn)。發射(shè)光(guāng)譜如圖5所示(shì)，由(yóu)N2(C3Πu-B3Σg)，N2+(B2Σu-X2Σg)和N2(B3Σg-A3Σu+)構成(chéng)。整(zhěng)個(gè)波長(cháng)範圍內(nèi)，光(guāng)譜(pǔ)強(qiáng)度(dù)最(zuì)高的譜綫為337.1nm，氮(dàn)氣(qì)的第二正帶係的(dí)譜綫最清(qīng)晰且(qiě)光譜(pǔ)強(qiáng)度(dù)最高，這(zhè)是(shì)由於氮氣(qì)亞穩態基(jī)團退激發產生(shēng)的。圖6展(zhǎn)示了(liǎo)一個脈衝周期(qī)內(nèi)IsCMOS圖像變化。

引用(yòng)文(wén)獻

[1]孫雨. 空氣中(zhōng)局部放電發(fā)射光譜(pǔ)特(tè)性研(yán)究_孫(sūn)雨[D]. 沈(shěn)陽工業大(dà)學(xué), 2023[2]大氣(qì)壓氬(yà)氣(qì)_空氣針-環式介質(zhì)阻擋(dǎng)放電(diàn)發射光(guāng)譜診斷(duàn)_李(lǐ)政楷[J].[3]蘭(lán)宇丹,何立(lì)明,丁(dīng)偉(wěi),等. 氬(yà)氣含(hán)量(liáng)對(duì)空(kōng)氣介(jiè)質阻擋(dǎng)放(fàng)電(diàn)發射光譜的(dí)影(yǐng)響(xiǎng)_蘭(lán)宇丹[J]. 光(guāng)譜學與(yǔ)光(guāng)譜分(fēn)析(xī), 2011, 31(04): 898-901.

作者(zhě)簡(jiǎn)介

李春博士

北(běi)京(jīng)化工大(dà)學(xué)動(dòng)力工程及(jí)工(gōng)程熱物(wù)理專業在讀博士，北(běi)京化(huà)工大學英藍實驗室(shì)先進等(děng)離子(zǐ)體與智能裝備(bèi)製(zhì)造(zào)課(kè)題(tí)組(zǔ)，課題(tí)組(zǔ)研究方向(xiàng)包(bāo)括等離(lí)子體放電結構研究，等(děng)離子體仿(fǎng)真模(mó)擬(nǐ)，等離子(zǐ)體實時診斷(duàn)和等(děng)離(lí)子體多模(mó)態(tài)數據融合(hé)分(fēn)析。

相(xiāng)關產(chǎn)品(pǐn)

激(jī)光誘導(dǎo)擊(jī)穿光譜（LIBS）測試係(xì)統(tǒng)

IsCMOS像增強型相機(jī)

Omni-λ750i係(xì)列“影像譜(pǔ)王(wáng)"光柵(zhà)單(dān)色儀/光(guāng)譜(pǔ)儀(yí)

高性(xìng)能光譜(pǔ)CCD相機

壓(yā)電(diàn)納米綫(xiàn)性位移台

氣(qì)浮(fú)隔振光學平(píng)台