第36卷，第6期 2016年6月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
六边形晕斑图等离子体参数的光谱测量冯建字，董丽芳*，魏领燕，付宏艳，刘莹，牛雪效河北大学物理科学与技术学院，河北省光电信息材料重点实验室，河北保定071002
Vol. 36,No. 6 pp1877-1881
June,2016
摘要在空气与氩气按比例混合组成的气体放电中，研究了由中心点和六边形晕组成的六边形晕斑图。从照片中观繁六边形军斑图结构，发现中心点和六边形军的亮度有明显的差异，说明中心点和六边形军可能处的等离子体状态不同。利用发射光谱法，详细研究了该六边形斑图绪构的中心点和六边形军的等离子体参数随压强的变化关系。实验根据氮分子第二正带系（C"Ⅱ→B"Ⅱ）谱线计算了中心点和六边形率的分子振动温度；通过氮分子离子(391.4nm）与氮分子(394.1nm)谱线强度比，反映中心点和六边形晕的电子平均能量；利用氢原子696.5nm(2P→1S:)谱线的展宽，研究了电子密度。实验结果表明：六边形晕斑图主要范围是氢气含量从60%～75%、压强从30～46kPa。在相同的压强条件下，六边形晕比中心点的分子振动温度、电子平均能量均要高。随若压强从30kPa逐新升高到46kPa，中心点和六边形率的分子振动温度、电子平均能量是逐渐增大的。在相司的压强条件下，六边形军比中心点的谱线展宽要大，且随着压强的升高而增加，表明电子密度随着压强的增大而升高。六边形晕和中心点的等离子体的状态不同，说明二者放电机制上的差异。进一步采用高速照相机对斑图的电流脉冲进行分脉冲麟时拍投，发现申心点是由先放电的体放电形成，而六边形晕是由放电晚于体放电的沿面放电形成。
关键调介质阻挡放电；六边形晕斑图；分子振动温度；电子平均能量；电子密度；高速照相机
中图分类号：0461.2；0433.4
文献标识码：A
引言
介质阻挡放电是一种典型的非平衡态交流气体放电[-]，因其广泛的工业应用而广为所知。近年来，介质阻挡放电系统因观察到大量的斑图而备受关注，斑图一般分为两类：一类是由放电丝自组织成的点阵类斑图-；另一类是带有圆对称状晕的斑图。最近，本实验发现了一种由中心点和六边形晕组成的斑图。该六边形晕斑图的六边形晕亮度明显弱于中心点的亮度，这表明六边形军与中心点的放电机制有明显差异，即点与量的等离子状态不同。由于等离子体的温度及其电子能量决定等离子体的基本宏观特性，因此本工作利用发射光谱法，不仅对六边形晕斑图的中心点和六边形晕的等离子体温度进行了详细研究，还进一步研究了六边形牵斑图中点和晕的不同放电特性。实验中六边形晕斑图的中心点和六边形率的分子振动温度，是根据氮分子谱线第二正带系计算得到的：利用氮分子离子谱线与氮分子谱线强度比，分析了中心点和六边形晕的电子平均能量及随压强的变化关
收稿日期：2015-07-07，修订日期：2015-11-24
DOI : 10. 3964 /j. issn. 1000-0593 (2016 )06-1877-05
系；利用氢原子696.5nm谱线的展宽，研究了电子密度，采用高速照相机，对斑图的电流脉冲进行分脉冲拍摄，研究了体放电与沿面放电之间的差异。所得结果对于研究体放电与沿面放电之间相互关系具有重要意义。
实验部分
实验装置如图1所示，实验设备主要由水电极、示波器、驱动电源、光谱仪等仪器组成。两个内部装满水的圆柱形有机玻璃柱组成水电极，其浸在水中的金属环与高压高频的交流正弦驱动电源相连接。真空室内充满空气与氟气的混合气体，压强范围为30~46kPa。水电极之间放一块边长L为 2.5cm、放电间隙d为4.9mm的六边形玻璃框架。用数码相机(CanonPowershotG1)记录气体放电形成的发光斑图。利用聚光透镜将斑图呈现出放大像，通过光纤探头依次将中心点和六边形晕位置的光导人光谱仪（ACTONADVANCED SP2750A)，分辨率：0.01nm，光栅：300，1800，2400G mm-」，CCD：1340X400pixels，并由计算机进行采集和存
基金项目：国家自然科学基金项目(11375051），河北省科技厅重点项目(11967135D)和河北省教育厅重点项目(ZD2010140)资助
作者简介：冯建宇，1990年生，河北大学物理科学与技术学院硕士研究生
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