第36卷，第4期 2016年4月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
直流激励的大气压氩气喷枪的光谱研究
李雪辰，狄聪，鲍文婷，张春艳，李荠媛
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. 4-pp934-938
April，2016
摘要利用正高压驱动空心针-板喷枪装置，通入工作气体氩气，在大气压空气中产生了均匀稳定的喇叭状等离子体羽。电学和光学测量绪果表明，放电虽然是在直流电源驱动下工作，但放电为周期性的脉冲，通过对等离子体羽发光信号进行空间分辨测量，研究了脉冲的形成机理，发现除针尖附近的电军放电外，等离子体羽是以正流光(等离子体子弹)从针尖间着接地电极方间传播的。采用光谱学方法，对电子激发温度随电压的变化及其空间分布进行了测量。结果表明，电子激发温度(约为3eV)随电压的增大而升高，在一定电压下，电子激发温度沿气流方向也在升高。
关键调大气压均匀放电；空心针-板电极；放电脉冲；电子激发温度
中图分类号：0433.1：0433.4
文献标识码：A
引言
大气压均勾放电与低压辉光放电相比，由于不需要真空
装置，因此成本较低，具有更大的经济优势。并且大气压均勾放电操作简单，从而使其广泛应用在工业上成为可能。另外，大气压均匀放电具有非热平衡，适当的电子能量和均匀性好等优异性能。在材料表面改性口-}、杀菌消毒3-8}、臭氧合成]、材料生长"]、废气处理等许多领域广泛应用
传统的大气压均勾放电常采用的方法是将足够大的电压
加载到放电间上来得到等离子体，所需的走穿电场的强度需要很大，例如要在空气中实现放电，电场强度需高达30 kV·cm-1。这就使得在很多情况下大气压放电的间隙范围仅有几个毫米2]，从应用上来看，如果用所产生的等离子体直接来处理物体，这么短的放电间隙严重地限制了所需要处理物体的尺寸大小。由于等离子体中的活性粒子寿命比较短，在处理物体时可能还没有处理活性粒子就已经消失。为了解决在开放的空间待处理物体不受影响这一问题，等离子体的喷枪应运而生。等离子体喷枪的电极结构有多种形式，例如Jiang等设计了双电极、单电极和单电极加裸铜环三种电极结构，研究了电极结构对大气压氨等离子体射流放电
收稿日期；2014-03-28，修订日期：2014-07-19
DOI : 10. 3964 /j. issn. 1000-0593 (2016 )04-0934-05
模式和形成机制的影响。Li等口4研究了气体流速、电压幅值和石英玻璃管直径对于He，Ar和Ne大气压等离子体喷枪长度影响，并研究了随外加电压变化放电有三种模式。 Kedzierski5和Teschke等用一种共轴结构的介质阻挡放电（DBD)喷枪产生了等离子体羽，并用纳秒联光级别的高速照相机(ICCD)对等离子体的特性进行研究，发现等离子体羽是由流光柱的(等离子体子弹)的形式进行传播的，并且通过计算发现，这些等离子体“子弹”从管口打出的速度约为 10t～~10°m·s-1。Lu和Laroussi发现了直流脉冲激励的等离子体喷枪在空间上的不连续性。Staack等]采用直流电源激励，通过针-板放电装置在间距3mm的气隙中实现了大气压空气均勾放电。研究发现当电流或气隙间距增大时，放电模式会由反常辉光放电过渡到弧光放电，但在针-板喷枪放电申对放电模式的变化和放电机制的研究还很少
本工作利用正高压驱动空心针-板喷枪装置，通人工作气体氩气，产生了大气压均勾稳定的喇叭状等离子体羽，并且随着电压的升高，等离子体羽横截面积逐渐变大。利用光学电学的方法对其放电机理进行了研究，发现在直流正高压机理下电流信号和总光信号出现周期性脉冲。利用发射光谱法对等离子体羽的电子微发温度进行了诊断。
基金项目：国家白然科学基金项目（10805013，51077035），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)和河北大学博土启动基金项目(2012-241)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
e-mail : plasmalab@126,com