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大气压放电在表面处理、薄膜沉积、平板等离子体显示、准分子光源、污染物降解与检测等诸多领域有着广泛的应用前景。大气压辉光放电非平衡等离子体的产生与研究,已成为低温等离子体领域研究的重点。论文报告了开展的大气压微放电和液体阴极放电的研究结果,主要内容包括:
一、大气压直流辉光放电研究。以不锈钢毛细管作阴极、不锈钢网作阳极,建立了大气压直流微放电装置,并进行了大气压下Ar气的辉光放电实验研究。观察到了690~860nm波长范围内17条Ar原子4p→4s的跃迁光谱线。考察了光谱强度与放电电流、气体压强和流量之间的关系,发现光谱强度随放电电流、气体流量增加而增强,随压强的增加先增后降;利用谱线强度比值法测量了大气压Ar气微放电的电子激发温度,获得电子激发温度在2000~2800K之间,且随放电电流的增大而增加,随Ar流量的增大而降低。考察了放电电压与气体压强、流量之间的关系,发现放电电压随气体压强增加逐渐降低,随流量的增加先降后升。
二、大气压微等离子体射流研究。设计制作了大气压直流微等离子体射流装置,射流长度可达13mm。实验测量了Ar气微等离子体射流的电子激发温度在3000K左右,电子密度约为2×1013/cm3。在N2气射流中,N2分子的振动温度在2500K左右。利用Ar气微等离子体射流尝试处理聚酰亚胺薄膜,测量了薄膜表面水滴的接触角,并计算了薄膜的表面能。经过Ar气微等离子体射流处理后,聚酰亚胺薄膜的表面亲水性和表面能均有提高。
三、大气压水阴极放电光谱研究。设计和建立了大口径和毛细管液体阴极放电装置,并进行了水体中Na、Li、K、Ca、Cu、Mn、Pb、Ba、Zn和Cd等10种金属元素的发射光谱测量,发现毛细管液体阴极放电产生激发态金属原子的效率更高。实验考察了放电电流、电极间距、液体PH值、电解液种类等参数对金属元素的发射光谱强度的影响,并对这些参数进行了优化。对Na、Li、Ca、Cu、Pb和Mn等6种金属元素标准样品溶液进行了定量测量,获得了它们的检测限。检测限范围是:0.005~2.06mg/L。