空氣等離子體中NO2的光腔衰蕩光譜研究.pdf

1、低溫等離子體產(chǎn)生的高能電子、自由基和活性物質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)在正常手段難以進(jìn)行的物理過程和化學(xué)反應(yīng)，是一種有效的氮氧化物脫除手段。同時(shí)，隨著等離子體技術(shù)在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，氣體放電過程的副產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響也逐漸受到重視，其中氮氧化物的產(chǎn)生是重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。為了對(duì)等離子體中的氮氧化物的具體反應(yīng)過程進(jìn)行深入研究，難題之一是對(duì)等離子體中的氮氧化物進(jìn)行原位快速測(cè)量。光腔衰蕩光譜是一種具有長(zhǎng)吸收程和極高靈敏度的吸收光譜，對(duì)光強(qiáng)波動(dòng)不敏感，并且

2、無(wú)需校準(zhǔn)即可獲得物質(zhì)的絕對(duì)濃度，非常適合痕量氣體的檢測(cè)。本論文利用脈沖光腔衰蕩光譜技術(shù)，對(duì)介質(zhì)阻擋放電和直流脈沖放電中的二氧化氮濃度進(jìn)行了原位定量測(cè)量，主要獲得以下結(jié)果:
　　1、采用可調(diào)諧染料激光系統(tǒng)，建立了脈沖光腔衰蕩實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置對(duì)二氧化氮的最高探測(cè)極限為4.7×1011 cm-3，即標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的17.5 ppb。在低氣壓介質(zhì)阻擋放電過程中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)頻率固定在10 kHz，電壓在900 v-1300v范圍內(nèi)時(shí)，NO2的數(shù)密

3、度隨電壓的增加呈近似線性增長(zhǎng);放電電壓固定在1 kv，頻率在8 kHz-12 kHz范圍內(nèi)，NO2的數(shù)密度隨頻率的增加而增加。電壓和頻率的增加可以增大放電電流和功率，進(jìn)而能引起二氧化氮濃度增加。
　　在電壓和頻率不變的條件下，考察了介質(zhì)阻擋放電的NO2脫除量和脫除率隨二氧化氮初始濃度的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)脫除量與初始濃度在一定范圍內(nèi)呈近似線性關(guān)系;脫除率隨初始濃度的增加先升后降，最后趨于穩(wěn)定。
　　2、結(jié)合數(shù)字延遲發(fā)生器和“時(shí)間窗

4、”技術(shù)，光腔衰蕩系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了微秒級(jí)的時(shí)間分辨。在初始二氧化氮濃度為8.88×1013 cm-3的條件下，利用該系統(tǒng)測(cè)量了低氣壓直流脈沖放電余輝中二氧化氮濃度的時(shí)間演化，結(jié)果顯示，二氧化氮濃度隨著放電結(jié)束迅速下降，并在幾十微秒內(nèi)保持穩(wěn)定。測(cè)量了由脈沖放電直接脫除的二氧化氮，在較高的初始濃度下，二氧化氮脫除率隨著脈沖寬度的增大而單調(diào)增加;在較低的初始濃度下，NO2的脫除率隨脈沖寬度的增加先升后降。同時(shí)，在較低的初始濃度條件下，NO2脫除率有明