第36卷，第2期 2016年2月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.36,No.2.pp359-363 February2016
空气介质阻挡放电发射光谱测量及放电过程粒子分析
沈双晏：金星：张鹏
激光推进及其应用国家重点实验室，装备学院，北京101416
摘要发射光谱是对等离子体进行检测和诊断最常见的应用方法，提供了等离子体的化学和物理过程丰富的信息，放电过程中等离子的动力学行为的分析研究对于气体放电机理及其应用具有重要的作用。设计了一套介质阻挡空气放电光谱测量装置，测量了在实验条件下的发射光谱数据，通过发射光谱分析了介质阻挡放电等离子体的粒子演化。建立了数值计算模型，耦合了密度方程、能量传递方程以及Boltzmann方程，对于介质阻挡空气放电过程中的各种粒子变化规律进行了分析，解释了发射光谱的特征。结果表明，约 89 一到两个数量级的差距。电场的激发产生了大量的N2（A），N：（B）与N:（C)的粒子，但是由于其能级较高，而迅速发生了转化，并且在放电的10一°s后，这些粒子的产生与转化达到了平衡。相比激发态氮分子，）（）0 谱仪并未清晰捕捉到氧分子的发射光谱。0粒子的峰值浓度较小，因此其跃迁产生的发射光谱较弱。放电过程中产生的较为稳定的0：浓度持续增加，NO的浓度达到峰值后也不会下降。建立的模型计算结果可以很好地解释实验中测量得到的发射光谱数据。
关键词介质阻挡放电；发射光谱；等离子体；约化场强；空气
中图分类号：0433.4
引言
文献标识码：A
DOI : 10, 3964/j. issn. 1000-0593(2016 )02-0359-05
粒子对助燃的影响。Starikovskaia等建立了一套准确的 CH4/O2/Ar混合物在放电中的反应式及电子-离子再结合的反应式，模拟了混合气体在放电阶段活性粒子的摩尔分数变
发射光谱是对等离子体进行检测和诊断最常见的应用方法。发射光谱的谱特征提供了等离子体的化学和物理过程丰富的信息，通过测量谱线的波长和强度，就能够识别等离子体中存在的各种粒子和中性基团。因此，发射光谱诊断在实验室科学研究和工业生产中得到广泛应用了。空气放电过程中具有的物理、化学性质，使其在刻蚀、镀膜、燃烧及实验室等离子体环境中具有广泛的应用价值"」。放电过程中等离子体的动力学行为的分析研究对于气体放电机理及其应用具有重要的作用。
董丽芳3]等研究了放电间隙较大的介质阻挡放电，利用高速照相机，同时观察到了体放电和沿面放电的氩气的发射光谱，研究了谱线的展宽增加。杨洁4设计了介质阻挡放电器，通过光谱分析的方法研究了非平衡等离子体对丙烷的助燃情况。空军工程大学的何立明研究小组建立模型对甲烷-空气放电中的粒子变化进行了模拟，分析了放电产生的
收稿日期：2014-12-03，修订日期：2015-04-25
基金项目：国家自然科学基金项目（11372356)资助
作者简介：沈双晏，1987年生，装备学院博士研究生
化。Kosarev[B9等通过对放电机理的简化，使用BOLSIG十软件求解了Boltzmann方程，模拟了放电产生的粒子对于点火延退时间的影响，与实验有良好的一致性
本文设计了一套介质阻挡空气放电光谱测量装置，测量广在实验条件下的发射光谱数据，从发射光谱分析广介质阻挡放电等离子体的粒子演化。建立了数值计算模型，耦合了密度方程、能量传递方程以及Boltzmann方程，对于介质阻挡空气放电过程中的各种粒子变化规律进行了分析，解释了发射光谱特征，计算结果对于等离子体点火助燃等具有一定的借鉴与指导意义。
介质阻挡放电光谱测量 1
系统与设备
1.1
如图1所示为实验系统示意图。由于介质阻挡放电的电
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