第32卷，第9期 2012年9月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
团簇六边形斑图等离子体参数的光谱测量董丽芳，申中凯，李新春，刘亮，卢与
宁，商洁
河北大学物理科学与技术学院，河北保定071002
Vol. 32,No.9,pp2351-2353
September, 2012
摘要在氢气和空气混合气体介质阻挡放电中，首次发现了团簇六边形斑图。运用发射光谱法，研究了此斑图中单个团簇的三种等离子体参数；分子振动温度、分子转动温度以及电子的平均能量随空气含量的变化。实验通过测量氮分子光谱并采用氮分子第二正带系(C"IⅡI+B"Ⅱ)计算了报动温度；同时采集氮分子离子(N）的第一负带系（B"对→X"寸）计算转动温度。利用氮分子离子391.4nm和激发态的氮分子337.1 nm两条发射谱线的相对强度之比，作为研究电子平均能量的变化的依据。结果显示，当混合气体中空气含
量从16%逐渐增大到24%时，三种等离子体参数均逐渐增大。关键词介质阻挡放电；团簇六边形班斑图，等离子体参数
中图分类号：O461.2；0433.4 引言
文献标识码：A
介质阻挡放电(DBD)是一种典型的非平衡态交流气体放电，其装置通常由至少一个电极表面上覆盖着电介质(1.的两个平行电极组成。当气体击穿且气压较高时，放电通常由许多微放电通道(也称放电丝)组成。在适当参数下，放电丝可自组织成简单规则的斑图，例如条纹斑图、四边形、六边形斑图等[35]本工作采用液体电极介质阻挡放电装置，在
氢气和空气混合气体中，首次观察到了团够六
形斑图，这
种斑图不同于以往以单个放电丝为单元组成的斑图，它是先由放电丝组成团族，再以团簇为构成单元自组织形成的。观察发现，混合气体中的空气含量不同时，团六边形的周期数以及单个团簇的直径均不同，表明团簇六边形的等离子体状态不同。众所周知，等离子体性质由其状态参数决定，特别是等离子体的温度及其电子能量决定了等离子体的基本宏观性质。测量等离子体参数的方法通常包括探针法（包括静电探针和磁探针）、微波法、汤姆逐散射法及发射光谱方法等。相比于其他方法，发射光谱方法不仅装置较简单，又可应用于高气压，并能够测量多种等离子体参数。因此，实验采用发射光谱法，通过采集氮分子第二正带系（C"Ⅱ→+B"Ⅱ，)和氮分子离子（N）第一负带系跃迁谱线，计算了等离子体振动温度["和转动温度汀，并用氮分子的发射光谱的氮分子离子谐线391.4nm和氮分子谱线337.1nm的强度比得到电子平均能量(*)的变化，.
收稿日期：2012-02-28，修订日期：2012-06-09
DOI; 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2012)092351-03 1实验部分
实验装置在文献[9]中已有详细描述，现简介如下：交流高压电源的输出端与两个直径为75mm的圆柱形玻璃管电极通过金属环相连，电极内部装满水并且两端用厚度为 1.5mm的玻璃片封住，厚度为2.0mm的六边形玻璃边界放置在电极之间。整个电极系统放在密封气室之中。气室内部充人比例可调的空气和氢气的混合气体，气室内部气压控制在0.8atm。频率固定为55kHz的交流高压电源电压可调。气室两侧开有观察窗，用数码相机(型号为：CanonPow erShotG11)拍摄发光斑图。使用高压探头（型号为：Tektro nixP6015A1000X)测量电源电压并记录存储到数字示波器(型号为：TektronixTDS3054B)。气体放电发出的光线经透镜会聚后，由位于发光中心的光纤导入光仪型号为：AC-TONSP22758，CCD；1340X400pixels），并由计算机控制采集光谱记录数据。
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结果与讨论
实验在氩气和空气的混合气体介质阻挡放电装置中，固
定电源频率，在六边形边界条件下，首次观察到了如图1所示的团簇六边形斑图。斑图中的团族是由儿个无规则运动的放电丝相互作用形成的，所以放电丝的运动范围决定了团额直径的大小。如图1所示，随着空气含量的增大，团族的个
基金项目：国家自然科学基金项目(11175054)和河北省自然科学基金项目（A2010000185)资助
作者简介：董丽芳，女，1963年生，河北大学物理科学与技术学院教授万方数据
e-mail; donglf@mail, hbu, edu, cn