第32卷，第4期 2012年4月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
等离子体羽中氧原子的光谱强度分布
宁，杨宝柱
李雪辰，贾鹏英，，袁
河北大学物理科学与技术学院，河北保定071002
Vol. 32, No. 4, pp890892
April，2012
摘要大气压等离子体羽放电产生的低温等离子体由于不需要真空装置，可以对复杂材料进行三维处理等，在工业上具有广泛的应用前景。本工作利用等离子体针放电装置在大气压空气中产生了稳定的等离子体羽。通过光谱测量，发现等离子体羽发射谱中存在777.5和844.6nm的氧原子谱线。这表明在大气压空气放电中产生了具有高化学活性的氧原子。通过光谱学方法研究了氧原子谱线强度的空间分布，发现靠近电极处氧原子谱线强度远大于其他位置。为了对这一现象进行解释，利用光电倍增管对等离子体羽的发光信号进行了空间分辨测量，发现靠近电极处发光信号宽度远大于其他位置的发光信号宽度。这些结果对大气压空气等离子体羽在杀菌消毒等领域的应用具有重要意义。
等离子体羽：光谱法；空间分布：发光信号：杀菌消毒
关键词
中图分类号：0461.2；0433.4
引言
文献标识码：A
大气压放电产生的低温等离子体由于不需要真空装置：在工业上具有重要应用。在各种类型的大气压放电中，等离子体喷枪是产生低温等离子体的重要技术之一。等离子体喷枪能够产生等离子体羽！，从而可以对复杂材料进行三维处理。
等离子体针放电装置与等离子体喷枪类似，可以产生大气压等离子体羽3。关于针放电，其研究最初始于电晕放电。由于针电极电晕放电产生等离子体空间尺度很小，不利于其应用，主要应用在等离子体化学反应方面。很多研究者对针电极放电进行了改进。如2005年Staack[3]在直流激励下实现了气愿间距3mm的大气压空气均匀放电。同年 Machala等[利用相距5mm的两个铂针做直流放电电极，通过微波等离子体炬预热空气到2000K后吹入放电区，从面在气流方向产生了大气压空气等离子体。Machala等5利用6mm间欧的针-板放电装置，发现放电有流光电晕模式、火花放电模式。
空气放电产生的低温等离子体中含有原子氧、臭氧等。原子氧、臭氧、OH等能够杀灭细菌病毒等，因而在医疗领域具有重要用途[。原子氧与CO和SO发生等离子体化学
收稿日期：2011-07-28，修订日期：2011-10-26
D0I:10.3964/j.issn.1000-0593(2012)04-0890-03
反应，是尾气处理中实现硫氧化物和氮氧化物脱除的重要途径。可见杀菌消毒效率、硫氮氧化物的脱除效率由原子氧的浓度决定。Ono等[7利用激光诱导荧光法测量了脉冲电晕放电的臭氧和OH自由基浓度。
本工作利用等离子体针放电装置产生了大气压空气等离子体羽，利用发射光谱法对等离子体羽中氧原子谱线强度的空间分布进行了研究。通过对等离子体羽的发光信号进行了空间分辨测量，对氧原子谱线强度的空间分布进行了分析。
实验部分
实验装置如图1所示。放电电极是一个等离子体针，该针由钨制成。钨针长度约为2.5cm，其中针尖半径约为100 μm，该等离子体针和高压电源(40kHz)的高压输出端相连。由于只有一个电极与电源相连，因此该放电属于单电极放电。
利用高压探头（泰克公司P6015A)来探测高压输出信号，利用光电倍增管（ET公司9085SB)探测放电发光信号。电压信号和发光信号都输人示波器（泰克公司DPO4054)进行显示和存储。利用数码相机(KonicaZ2)对放电进行拍照，曝光时间为8ms。放电发光经过凸透镜成像，在像平面利用光纤探测。光纤与光谱仪（普林斯顿仪器公司SP2758)相连，
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A2011201132)，河北大学杰出青年项目(J2010-02)和河北省教育厅优秀青年基金项目（Y2011120)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
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