第33卷，第8期 2013年8月
光谱学
与光谱
分析
Spectroscopy and Spectral Analysis
低气压长间隙介质阻挡放电的光谱诊断苏晨，徐浩军，林敏，张艳华，梁华，魏小龙
710038
空军工程大学航空航天工程学院等离子体动力学重点实验室，陕西西安
Vol.33,No.8,pp2043-2046
August，2013
摘要设计了一种电极间隔为10cm的介质阻挡放电装置，以氢气为工作气体，在低气压下产生等离子体。采用发射光谱法，研究了放电空腔内等离子体电子温度和电子密度随空间位置的变化规律，等离子体电子温度的变化通过使用Corona模型计算获得，等离子体电子密度的变化通过分析Ar原子750.4nm谱线强度变化得到。实验发现空腔内不同位置的等离子体电子温度和电子密度是不同的。当测量位置从阴极向阳
极移动时，电子温度先略上升面后迅速下降，再缓慢上升；电子密度先缓慢而后迅速地增大。关键词介质阻挡放电：发射光谱；电子温度；电子密度
中图分类号：0657.3
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2013)08-2043-04
实验部分 1
等离子体技术在工业化应用如材料表面改性、消毒灭菌、环境保护等方面已得到广泛应用[1-]。近年来，在流动控制、目标隐身、雷达通讯等军事航空方面展现的应用价值[]，成为等离子体技术应用领域的新热点。
介质阻挡放电是一种典型的非平衡态气体放电，电子温度和电子密度是表征等离子体性质的重要参数，对等离子体的应用前景起到重要的影响。以往的介质阻挡放电间隙大多是几毫米至几厘米，难以满足飞行器主动控制技术对大面积等离子体的需求。发射光谱法是一种非接触性的被动测量方法，因其独特优点，在等离子体参数诊断中得到广泛的应用7.8]。但传统的光谱分析方法都是在等离子体满足局部热平衡(LTE)近似的条件下完成，对于低密度的非平衡态等离子体而言，局部热力学平衡的假设是不能成立的，所以，不能利用二谱线法计算电子温度，也不能利用Stark效应计算电子密度(9.10)
本文设计了种长间隙介质阻挡放电装置，实现了低气压下介质阻挡放电产生较大面积的氢等离子体。采用发射光谱法对发生器内等离子体的电子温度和电子密度的分布特性进行了研究。等离子体电子温度的变化通过使用Corona模型计算各位置的电子温度获得，电子密度的变化通过分析
Ar原子750.4nm谱线强度的变化得到。收稿日期：2013-01-13，修订日期：2013-04-10
基金项目：国家自然科学基金项目（51276197，51207169)资助
1.1
仪器及参数
实验装置如图1所示。放电腔室采用厚度为1cm的平板玻璃压制胶合成长方体空腔结构，空腔尺寸为8cm×8cm X2cm。电极为黄铜材料，尺寸为8cmX1.8cm×0.15cm 采用绝缘胶将其分别固定于空腔外壁的两侧。在空腔另外两侧相互错开地各打出一个直径为15.8mm的圆孔，通过密封圆柱管连接工作气源和真空泵。采用微秒脉冲高压电源(PU-20，南京库仑电子公司)，输出电压0～20kV连续可调，放电频率13~30kHz连续可调，脉冲宽度为8～20μs，电源电压由高压探头（TektronixP6015A，1000X)测量，电流信号通过电流探买（TektronixTCPA300，100MHz）获得，采集的电压和电流信号由数字示波器（TektronixDPO4104， 1GHz，10GS/s)记录存储。气体气源出口连接减压器(GH 25，浙江光辉公司），在空腔进气口处安装电阻式真空计(ZDZ-52M，成都瑞普电子仪器公司)，以监控腔室内部压力的变化。通过油旋片真空泵（GLD-N051，ULVAC机工株式会社)对放电空腔进行抽气至约1Pa，然后由气源气瓶充人氢气（纯度为99.999%)，由减压器和真空计共同控制气体流量和腔内压力，并稳定在1torr。发射光谱诊断系统由光纤、光谱仪和计算机组成。在图1所示的虚线上，以近阴极（下电极）的腔室壁面为起点(d=0cm)，分别取d=0.5，2，4，6， 7.5cm处为5个采光点。将光纤探头垂直固定于光信号接收部位上方，定点测量发射光谱的谱线强度。采用四通道光谱
展，1985年生，空军工程大学航空航天工程学院博士研究生
作者简介：苏万方数据
e-mail; scc4510@sina. com