【摘 要】
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介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge,DBD)因具有装置简单、易实现均匀稳定放电等优点,而被广泛研究并在多个领域中得以应用。但是,由于DBD的放电过程较为复杂,涉及到相
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介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge,DBD)因具有装置简单、易实现均匀稳定放电等优点,而被广泛研究并在多个领域中得以应用。但是,由于DBD的放电过程较为复杂,涉及到相互影响的物理化学反应,因此尽管对DBD的应用较为广泛,但是对其研究并未完全成熟。近年来,研究者们开始热衷于一些稀有气体等离子体放电的研究,如氦气、氖气、氩气等。Ar的等离子体放电中存在大量寿命长、能量高的亚稳态,是放电等离子体发生过程中很有效的能量转移载体。通过将两种及以上的气体混合,可以研究放电等离子体中的一些能量转移过程,尤其在等离子体化学反应体系中,气体成分、配比、放电参数等的变化对等离子体物理化学反应及优化反应过程有重要影响,其中的能量转移过程非常关键。本文通过将氩气、氦气、氮气混合,以研究低压DBD中不同条件对Ar的亚稳态数密度、气体温度、电子密度和电子温度的影响。本文分别利用吸收光谱和发射光谱诊断技术,测量Ar的光谱,研究Ar/He/N2低压介质阻挡放电中放电条件和气体含量对部分等离子体参数的影响。结果如下:(1)基于吸收光谱法,根据Lambert-Beer定律计算在不同气体配比和放电条件下Ar的亚稳态1s3和1s5数密度的变化情况。观察到1s5是1s3数密度的5-12倍,且数密度会随着He含量、N2含量的增加而减小。压强、气体流量以及电压的增加都会导致数密度增加,但是当压强增大到一定值后,亚稳态数密度上升变慢,继续增加气压变为下降。(2)根据多普勒展宽效应得到放电的气体温度。研究表明:在实验条件范围内,气体温度会随着He含量的增加而减小,随着放电电压、气体流量和压强的增大而增大。混合气体中的气体温度较纯Ar状态下的气体温度低。(3)基于发射光谱法,通过玻尔兹曼斜率法和Corona模型计算了电子温度。发现电子温度随He含量、N2含量和电压的增大而增大,随反应腔室内的压强和气体流量的增大而减小。通过Corona模型评估了电子密度随放电条件的变化规律,电子密度随He含量、N2含量增大而减小,随反应腔室内的压强和总气体流量的增大而增大。
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