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介质阻挡放电与直流辉光放电中OH自由基的光谱诊断

作　者: 石慧明
导　师: 王文春
学　校: 大连理工大学
专　业: 等离子体物理
关键词: OH自由基 介质阻挡放电 直流辉光放电 发射光谱 激光诱导荧光光谱
分类号: O461.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


本论文分别利用发射光谱技术和激光诱导荧光光谱技术对介质阻挡放电和直流辉光放电等离子体中OH自由基等活性物种进行诊断研究,主要结果如下:1.利用发射光谱技术在大气压下成功地测量了氮气含水蒸气体系针-板式介质阻挡放电产生的OH（A2∑→X2∏0-0）自由基和N2+（B2∑u+→X2∑g+ 0-0）的发射光谱,并且由N2（C3∏u→B3∏g）的△v=-3和△v=-4振动带序发射光谱强度和相应的Frank-Condon因子计算得出了N2（C）的振动温度,在与OH（A2∑→X2∏0-0）相互重叠的发射光谱中减去N2（C3∏u→B3∏g）的△v=+1振动带序的发射光谱强度,从而求出OH（A2∑→X2∏0-0）自由基的发射光谱强度,同时还研究了OH（A2∑→X2∏0-0）自由基和N2+（B2∑u+→X2∑g+0-0）的发射光谱强度随放电电压、放电频率、氮气流量及针板间距的变化规律。结果表明:随着放电电压和放电频率的增加,OH（A2∑→X2∏0-0）自由基和N2+（B2∑u+→X2∑g+0-0）的发射光谱强度逐渐增强;OH（A2∑→X2∏0-0）自由基和N2+（B2∑u+→X2∑g+0-0）的发射光谱强度随通入氮气流量的增加没有明显变化;当针板间距逐渐增大时,OH（A2∑→X2∏0-0）自由基和N2+（B2∑u+→X2∑g+ 0-0）的发射光谱强度先增强后减弱,在距离下极板3mm处有一极值。2.利用激光诱导荧光技术对在低气压下分别对纯水蒸气体系、氮气携带水蒸气体系以及氦气携带水蒸气体系板一板式负直流辉光放电中产生的OH（A2∑→X2∏0-0）荧光光谱进行了诊断研究,并通过模拟计算得到了基态OH自由基的转动温度。OH（A2∑→X2∏0-0）荧光光谱中Q1（1）分支荧光光谱强度较强且受周围其它荧光分支干扰较小,Q1（1）分支荧光光谱强度变化反映了OH（A2∑→X2∏0-0）荧光强度变化。同时还研究了放电电压和放电气压对Q1（1）分支荧光强度的影响,结果表明:纯水蒸气体系中,Q1（1）分支荧光强度随放电电压的增加没有明显变化,当放电气压增加时Q1（1）分支荧光强度相应减弱;氮气携带水蒸气体系中,Q1（1）分支荧光强度随放电电压的增加而增强,当增加放电气压时,Q1（1）分支荧光强度先增强后减弱,并在110 Pa附近有一极值;氦气携带水蒸气体系中,Q1（1）分支荧光强度随放电电压的增加而明显增强,当增加放电气压时,Q1（1）分支荧光强度先增强后减弱,并在180 Pa时出现一极值。纯水蒸气体系产生的OH（A2∑→X2∏0-0）荧光光谱本底噪声要比在氮气和氦气含水蒸气体系中产生的OH（A2∑→X2∏0-0）荧光光谱本底噪声要小很多。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-23
  1.1 介质阻挡放电  9-13
    1.1.1 介质阻挡放电的物理描述  9-10
    1.1.2 微放电  10-12
    1.1.3 介质阻挡放电产生准辉光放电  12
    1.1.4 介质阻挡放电的应用  12-13
  1.2 直流辉光放电  13-16
    1.2.1 直流辉光放电的物理描述  13-15
    1.2.2 直流辉光放电的应用  15-16
  1.3 OH自由基的产生方法及研究现状  16-18
  1.4 等离子体中活性物种的诊断方式  18-22
    1.4.1 光谱法诊断等离子体活性物种  18-22
    1.4.2 质谱法诊断等离子体活性物种  22
  1.5 本论文的主要研究思路  22-23
2 针-板式介质阻挡放电OH(A~2∑→X~2∏ 0-0)和N_2~+(B~2∑_u~+→X~2∑_g~+ 0-0)的发射光谱研究  23-36
  2.1 针-板式介质阻挡放电实验装置及实验方法  23-26
    2.1.1 针-板式介质阻挡放电实验装置  23-26
    2.1.2 针-板式介质阻挡放电实验方法  26
  2.2 针-板式介质阻挡放电产生的OH(A~2∑→X~2∏ 0-0)发射光谱诊断  26-35
    2.2.1 针-板式介质阻挡放电产生的发射光谱  27
    2.2.2 N_2(C)的相对振动布居和振动温度  27-29
    2.2.3 峰-峰值电压对OH(A~2∑→X~2∏ 0-0)发射光谱强度的影响  29-31
    2.2.4 放电频率对OH(A~2∑→X~2∏ 0-0)发射光谱强度的影响  31-32
    2.2.5 放电间距对OH(A~2∑→X~2∏ 0-0)发射光谱强度的影响  32-34
    2.2.6 N_2流量对OH(A~2∑→X~2∏ 0-0)发射光谱强度的影响  34-35
  2.3 本章小结  35-36
3 板-板式负直流辉光放电OH(A~2∑→X~2∏ 0-0)自由基激光诱导荧光光谱研究  36-51
  3.1 直流辉光放电OH自由基激光诱导荧光光谱诊断实验装置及实验方法  36-40
    3.1.1 直流辉光放电OH自由基激光诱导荧光光谱诊断实验装置  36-39
    3.1.2 直流辉光放电OH自由基激光诱导荧光光谱诊断实验方法  39-40
  3.2 板-板式负直流辉光放电OH(A~2∑→X~2∏ 0-0)激光诱导荧光光谱研究  40-49
    3.2.1 板-板式负直流辉光放电OH(A~2∑→X~2∏ 0-0)激光诱导荧光光谱  40-43
    3.2.2 水蒸气体系下放电电压和放电气压对OH(A~2∑→X~2∏ 0-0)荧光光谱强度的影响  43-45
    3.2.3 氮气含水蒸气体系下放电电压和放电气压对OH(A~2∑→X~2∏ 0-0)荧光光谱强度的影响  45-47
    3.2.4 氦气含水蒸气体系下放电电压和放电气压对OH(A~2∑→X~2∏ 0-0)荧光光潜强度的影响  47-49
  3.3 本章小结  49-51
结论  51-52
参考文献  52-56
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  56-57
致谢  57-58

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 真空电子学（电子物理学） > 气体放电（气体导电） > 各类型放电 > 辉光放电
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