第35卷，第12期 2015年12月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
大气压氩气射流等离子体的光谱特性研究
李雪辰，张春艳，李霖媛，鲍文婷
Vol. 35 ,No. 12 -pp3305-3309
December, 2015
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
摘要等离子体喷枪是一种重要的等离子体源，已成为近几年低温等离子体研究的一个重要课题。本文利用针-钨丝网电极制作广直流喷枪装置，在大气压空气中产生广稳定的等离子体羽，并采用发射光谱的方法，对等离子体羽的等离子体参数进行了研究。在钨针电极与钨丝网电极之间放出耀眼的白光，钨丝网电极出口的气流下游有火苗形状的等离子体羽喷出。在电压保持不变的条件下（13.5kV），等离子体羽长度随气体流量增加而增大；在气体流量保持不变的条件下（10L·min-1），羽长度随外加电压的增大而增大。在气体流量一定的条件下，放电电压和放电电流呈反比例关系，即电压随着电流的增大而减小，说明放电属于辉光放电。采集广该喷枪在300800nm范围内的放电发射光谱，通过玻尔慈受方法对放电等离子体电子激发温度进行了测量。结果表明，电子的激发温度随外加电压的增大而降低，随着工作气体流量的减小而升高。利用放电的基本理论对上述现象做了解释。这些研究结果对大气压均匀放电等离子体源的研制和工业应用具有重要意义。
关键词等离子体羽；辉光放电；直流喷枪；电子激发温度
中图分类号：0433.1；0433.4
文献标识码：A
引言
等离子喷枪由于具有体积小、低功耗、低温度、操作简单等特性，是一种重要的大气压低温等离子体源，近几年已成为低温等离子体研究的一个重要课题。等离子体喷枪产生的大气压等离子体羽在伤口杀菌消毒、薄膜生长5、飞行器隐身、臭氧合成汀等多个领域得到了广泛的应用前景。
关于等离子体喷枪的研究是近儿年研究的热点间题，人们对喷枪等离子体羽的长度及喷枪结构对放电特性的影响进行了广泛的研究。例如，Stoeffels等"利用针电极产生了直径大约1mm的等离子体羽。Foest等[9]在氮气和氢气中研究了长度大约1～2cm的等离子羽。Laroussi等o制作的喷枪装置可以产生5cm长的等离子体羽。Shin等]利用针电极产生了长度为2～5cm的等离子体羽。Cheng等12J利用两个金属的同轴圆柱管可以实现1～2cm长的等离子体羽。 HongandUhm3]在氮气中产生了6.5cm长的等离子体羽。
收稿日期：2014-08-02，修订日期：2014-11-16
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593 (2015)12-3305-05
Dudek等[14在氮气中产生了1～2cm长的等离子体羽。Sta-ack等151利用直流电源激励平板阴极和薄圆柱阳极，在氮气中实现了辉光放电。Li等16]使用毛细管介质阻挡放电装置对气体流速与大气压等离子体射流的长度进行了研究。Jiang 等门设计了双电极、单电极和单电极加裸铜环三种电极结构的等离子体喷枪，并对其形成的氮等离子体射流放电模式和形成机制进行了研究。Lu和Laroussi等[1]利用介质阻挡放电喷枪产生了等离子羽，并发现了等离子体羽是由于等离子体子弹的高速移动而形成的。Ping等19J利用直流电源激励两个或多个针电极，在大气压下产生等离子体剧。Zhang 等20设计了等离子体喷枪阵列，并对其产生的等离子体羽的空间均勾性进行了研究。Sanghoo等(21]利用介质阻挡等离子体喷枪装置，对其等离子体子弹的产生进行了研究。Kolb 等32利用直流激励微空心阴极放电装置，并对其产生的等离子体羽进进行了研究。各国研究者虽然对多种结构的喷枪特性进行了研究，但关于直流激励的针-网结构的喷枪研究很少。
本工作设计了一种针-网结构的大气压等离子体喷枪，
基金项目：国家自然科学基金项目（10805013，11375051），教育部科学技术研究计划重点项目（210014），河北省杰出青年基金项目
（A2012201045），河北省自然科学基金项目（A2011201134），河北省教育厅优秀青年项目（Y2011120），河北大学博士启动基金项目(2012-241)和河北大学青年基金项目(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
"通讯联系人
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