第34卷，第6期 2014年6月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol, 34, No, 6 , pp1469-1472
June,2014
光谱方法研究大气压氩气等离子体喷枪的放电特性
李雪辰，鲍文婷，贾鹏英，狄聪，袁宁
河北大学勒理科学与技术学院，河北省光电信息材料重点实验室，河北保定071002
摘要利用同轴介质阻挡放电喷枪，通过氢气的流动在大气压空气中产生了均勾的等离子体羽。等离子体羽沿气流方向较为均勾，但在喷嘴处为白色且亮度较高，远离喷嘴处为蓝色，亮度较低。研究了等离子体羽长度与外加电压幅值、驱动频率和气体流速的关系，气流小于4L·min-时等离子羽的长度随气流的增大而增大，而当气流大于4L·mn-时长度随气流的增大面减小，当气流保持恒定时，等离子体羽的长度随外加电压幅值或驱动频率的增大而增大。结合气体放电理论以及分析端流和平流对电的影响，对等离
光学方法研究发现在外加电压正半周期等离子羽有一个发
子体羽长度随实验参数的变化进行了定性解释。
光脉冲，面负半周期没有发光信号。同轴介质阻挡放电正半周期有两个发光脉冲，负半周期有一个发光脉和等离子体羽的发射光谱，研究发现除等离子体羽存在明显的OH和N；的发射谱线外，其发射光谱没有明显差别，利用光学发射谱N第一负带系，对等离子体羽转动温度进行了测量，发现转动温度沿远离喷嘴的方向逐渐降低，且转动温度随电压幅值的增大而增大。
关键词同轴介质阻挡放电；等离子体喷枪；光学发射谱；转动温度
中图分类号：0433.1；0433.4
引言
文献标识码：A
大气压气体放电具有广泛的应用前景。例如，工业领域用于薄膜生长口，臭氧合成，等离子体刻蚀，材料表面改性等。生物医疗上可用于伤口杀毒消菌，牙齿疾病的治疗-，也可以利用大气压效电等离子体实现飞行器的隐身门，对生化战争中产生的齐子气等毒气进行处理等，
传统方式下产生的大气压等离子体由于两极位置是固定
的，电极间距一般为从几个毫米到几个厘米，等离子体只产生于两电极间，这样小的间隙就限制了待处理的工件尺寸。等离子体喷枪能够将等离子体产生区和应用区分离，对大尺寸工件的处理提供了可能性，因而喷枪是目前产生大气压放电的研究热点。接电场方向和气流方向的关系，喷枪可以分成交叉场喷枪和平行场喷枪。Walsh等对比了交叉场喷枪和平行场喷枪的基本参数和对聚合材料刻蚀的效率，发现沿着产生的等离子体羽方向平行场喷枪电场比交叉场喷枪的电
收稿日期：2013-07-24，修订日期：2013-10-21
D0I: 10. 3964/j. issn, 1000-0593 (2014)06-1469-04
场强，同时平行场喷枪具有更高的电子温度和气体温度，化学活性更高，对酰胺薄膜蚀刻的速率也比交叉场喷枪的高喷枪的激励方式包括直流激励，正弦激励，脉冲激励，射频激励。Prevosto等"用拉缪尔探针法研究了大气压直流激励下的等离子体喷枪。Walsh等对比了脉冲激励和正弦电压激励的大气压等离子体喷枪的电学特性和气体温度以及发射光谱。卢新培等利用业微秒脉冲激励针状单电极喷枪，产生了大气压空气室温等离子体，并对其在生物医疗领域的应用进行了研究。Stoffels幻利用射频激励针状单电极喷枪，发现该单电极喷枪可以在氮气申产生几个毫米大小的等离子体。Hofmann等利用射频激励下喷枪装置在流动的氟气或者氮气的作用下在周围空气中产生了等离子体羽，并对该等离子体羽的功率损耗，气体温度，电子密度这些等离子体参数进行了研究，在等离子体喷枪的激励方式申，最需用的是正弦激励。本工作主要对正弦激励的大气压同轴介质阻挡放电喷枪产生的等离子体羽的特性进行研究，并利用发射光谱法对等离子体的气体温度进行了诊断
基金项目：国家自然科学基金项目（10805013，51077035)，河北省杰出青年基金项目（A2012201045)，教育部科学技术研究计划重点项目
(210014)，河北省自然科学基金项目（A2011201132)，河北省数育厅优秀青年项目(Y2011120)和河大青年基金项目(2011Q14)资助
作者简介：李雪辰，1976年生，河北大学物理科学与技术学院教授
e-mail: xuechenli(@126. com