第31卷，第5期 2011年5月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
狭缝微等离子体的光谱线形研究董丽芳，吕英辉，陈俊英，范伟丽，稽亚飞
河北大学物理科学与技术学院，河北保定071002
Vol.31,No.5.pp1178-1180
May,2011
要在狭缝微等离子体中，研究了ArI（2P:+1Ss）光谱线的展宽和频移随放电参数的变化。为了测量谱线频移，采用低气压(10Pa左右)氢气放电发射的ArI光谱线作为参考线。实验在氢气含量为99.92%的氢气/空气放电中，测量了气压从1X10*Pa增大到6X10*Pa时Ar谱线的频移和展宽。结果表明随若气压的升高，ArI谱线的展宽和频移均线性增大，说明电子密度随着气压的升高面增大。实验还研究了放电气隙间距为100及300μm时，ArI发射谱线的频移及展宽的变化，结果发现随着放电气隙间距的增加，谱线的频移及展宽均增加，表明电子密度随着放电气隙间距的增大面升高。
狭缝微等离子体；谐线宽度；谱线频移
关键调
中图分类号：0461.2；0433.4 引言
文献标识码：A
微等离子体，是指其空间尺度限制在亚毫米量级的等离子体。微等离子体具有等离子体密度高、稳定性好等特点，使其在紫外光源的获得-4]生物医学[58]、材料表面改性和加工()等领域其有广泛的应用前景，因而引发了人们极大的兴题。众所周知，电子密度是等离子体的重要参量。在微等离子体应用中，人们希单测量其电子密度，特别是搞清放电参数对电子密度的影南，以决定其应用领域，但是电子密度随放电参数变化的研究至今未见报道，
本I作通过测量光谱线形随放电参数的变化，首次研究了狭缝微等离子体电子密度随放电参数的变化。在放电等离子体中，由于Stark效应，原子发射谱线的展宽和频移与等离子体电子密度N，有关。对于非氢原子谱线，Stark展宽α 和谐线最大值d,分别由下面两式给出i24)
X[(z/-Ls/iN8900I) ×"iN01 XSZ'T +TJXZ=
10-1*N
(1)
d, =[d, ±2X 10-N/"aoX (10. 068NI/°T;1/2)]×
10-N
(2)
其中α是电子碰撞加宽参数，d，是电子碰撞频移参数，α是离子碳撞加宽参数。由上式可见，电子密度越高，Stark展宽和频移越大。因此，通过对谱线展宽和频移随放电参数变化的研究，就可得知电子密度随放电参数的变化。本实验在氢气/空气微间距介质阻挡放电中，测了ArI（2P:+1S）谐
收稿日期：2010-08-09，修订日期：2010-11-28
DOl: 10. 3964/j.issn. 1000-0593(2011)05-1178-03
线的频移和展宽随气压及故电气欧间距的变化，研究了电子密度值随放电参数的变化。
1
实验装置
实验装置如图1所示。与电源两极相连的两根金属丝，
分别没入长10cm、内外直径分别为0.8和1cm的两个平行玻璃管所充满的水中。玻璃管壁充当放电时的介质层。两玻璃节间的气欧间距在100~300m调节。将放电电极放到密闭的反应室内，反应室内充满氢气(含量99.92%)和空气的混合气体，气压可从10*Pa增大到10°Pa，交流电源的频率为40kHz，其峰值电压在0～12kV范围内连续可调。电压由高压探头（TektronixP6015A，1000Xd)测量，并由数字示波器（Agilent，DS()6054A，500MHz)记求并储存。放电产生
High voltage probe
AC.
u
Computer
eaad
Digital oscallescope
Fig, 1Schematic diagram of the experimental
基金项目：国家白热科学基金项目(10775037，10975043)和河北省自然科学基金项日（A2010000185）资助
作者简介：策丽芳，女，1963年生，河北大学物理科学与技术学院教授万方数据
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