不同氣體環(huán)境對(duì)大氣壓氦等離子體射流特性的影響研究.pdf

1、大氣壓等離子體射流在材料處理、納米合成、環(huán)境工程和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，近些年來逐漸成為了大氣壓非平衡等離子體領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。由于大氣壓等離子體射流需要在開放空間內(nèi)維持和發(fā)展，勢(shì)必造成等離子體射流工作氣體與環(huán)境氣體的摻混，進(jìn)而影響等離子體射流特性。本文針對(duì)這一問題，采用CCD影像、電氣測(cè)量、發(fā)射光譜等方法，研究了空氣、氮?dú)狻鍤夂秃馑姆N環(huán)境氣體對(duì)大氣壓氦等離子體射流的影響，比較了不同氣體環(huán)境對(duì)大氣壓氦等離子體的射流形態(tài)

2、、電學(xué)特性和放電產(chǎn)物的影響。結(jié)果表明:
　　1、環(huán)境氣體能夠參與大氣壓氦等離子體射流發(fā)展過程，并影響氦等離子體射流特性。低激發(fā)能與電離能的環(huán)境氣體能迅速消耗射流中的高能粒子，使射流傳播距離變短;高激發(fā)能與電離能的環(huán)境氣體更難消耗高能粒子，使射流傳播較遠(yuǎn)。在本文所做實(shí)驗(yàn)中，氦氣射流長度表現(xiàn)為氬氣＞氮?dú)猓竞猓究諝狻－h(huán)境氣體的激發(fā)能與電離能的高低會(huì)影響射流內(nèi)能將低能態(tài)He原子激發(fā)至He(33S1)的高能電子數(shù)量，激發(fā)能與電離能高的環(huán)境

3、氣體下射流內(nèi)此類高能電子較少，He(3381→23P0，1，2)706.5nm的譜線較弱，環(huán)境氣體的激發(fā)能與電離能對(duì)于射流的傳播是起決定性作用的。
　　2、同種氣體環(huán)境下氦氣射流長度受激勵(lì)電壓、工作氣體流量等放電參數(shù)的影響，可以通過改變激勵(lì)電壓和氦氣流量來調(diào)控射流長度。激勵(lì)電壓有效值在2.5～5.5kV之間增加時(shí)，針-環(huán)電極氦氣射流長度先增大至25mm后減小;氦氣流量在1.0～3.0L/min之間增加時(shí)，針-環(huán)電極氦氣射流長度增大

4、至33mm;四種氣體環(huán)境下（空氣、氮?dú)狻鍤饧昂猓?，氦氣射流的電氣特性差別不大，隨著激勵(lì)電壓升高均表現(xiàn)為電流主脈沖相位提前，幅值下降，微放電脈沖數(shù)量顯著增加;不同氣體環(huán)境下，射流工作氣體氦氣流量的增加均能加強(qiáng)放電穩(wěn)定性，抑制微放電的產(chǎn)生。四種環(huán)境氣體中，射流放電的傳輸電荷與放電功率隨電壓增加的變化基本一致。
　　3、不同氣體環(huán)境下，大氣壓氦等離子體射流的發(fā)射光譜不同?？諝馀c氮?dú)猸h(huán)境中，N2(C3Πu-B3Πg)與N+2(B2∑+

5、u-X2Σ+g）的譜線多且強(qiáng)度強(qiáng)，He譜線均有4條(587.5，667.8，706.5，728.1nm)，空氣中有O(777.5nm)，氮?dú)庵杏蠴H(309nm)。氬氣環(huán)境下，氮分子譜線強(qiáng)度很弱且僅有一條N+2譜線，但出現(xiàn)了大量的Ar(4p-4s)譜線，OH譜線比氮?dú)庀聫?qiáng)度更大。氦氣環(huán)境中僅有N2、N2+、He的譜線，且強(qiáng)度均較弱。
　　4、利用光譜數(shù)據(jù)計(jì)算了電子激發(fā)溫度并擬合了分子轉(zhuǎn)動(dòng)溫度?？諝馀c氮?dú)猸h(huán)境下的電子激發(fā)溫度由He譜