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大气压沿面介质阻挡放电的发射光谱诊断

作　者: 尚建平
导　师: 朱爱民
学　校: 大连理工大学
专　业: 等离子体物理
关键词: 介质阻挡放电 发射光谱 激发温度 振动温度 转动温度
分类号: O433.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 108次
引　用: 3次
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内容摘要


本文对大气压沿面介质阻挡放电进行了发射光谱研究。测定了Ar放电、N2／Ar放电、O2／Ar放电及O2／N2／Ar放电的电子激发温度、分子振动温度和气体温度,并对O2／Ar放电和O2／N2／Ar放电中O原子浓度的优化进行了定性分析。在Ar放电中,利用玻尔兹曼图法拟合了Ar原子的激发温度,并考察了激发温度随气体流量和输入电压的变化规律,发现激发温度随输入电压的增加而增加,但随气体流量的变化规律不明显；Ar中的少量水蒸气通过放电产生了OH谱线,本文利用拟合OHA态转动温度的方法考察了Ar放电的气体温度随放电条件的变化趋势,结果显示,在我们所考察的条件范围内,Ar放电的气体温度大约为450 K,基本不受气体流量和输入电压的影响。在N2／Ar放电中,着重考察了放电气体中N2含量对等离子体的影响,选取N2C3∏u—B3∏g的四个顺序带组(Δv=-1,Δv=-2,Δv=-3,Δv=-4)拟合了N2 C态的振动温度。发现在Ar中加入约1%的N2就会使Ar谱线强度大幅降低而N2谱线强度大幅增加；随着N2含量由0.1%增加至5%,Ar的电子激发温度从约4400 K增加至约6000 K,而N2 C态的振动温度由约2300 K下降至约1800 K。在02／Ar放电和02／N2／Ar放电中着重对O原子浓度的优化进行了讨论。利用O原子和Ar原子的谱线强度比I844.6／I750.4研究了O原子浓度随O2含量的变化趋势,结果发现,在两种放电体系中O2含量为气体总流量的0.15%左右时,O原子浓度达到最大值,O2流量继续加大时,O原子浓度缓慢下降。此外,还研究了O2／Ar放电和O2／N2／Ar放电中Ar原子激发温度随输入电压的变化规律,激发温度均随输入电压的增加而增加。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
引言  10-11
1 介质阻挡放电及诊断方法  11-15
  1.1 介质阻挡放电概述  11-13
    1.1.1 介质阻挡放电的物理过程  11
    1.1.2 介质阻挡放电的应用  11-13
    1.1.3 沿面介质阻挡放电  13
  1.2 等离子体的诊断方法  13-14
  1.3 研究背景  14-15
2 发射光谱简介  15-25
  2.1 发射光谱的基本原理  15-16
  2.2 原子光谱  16
    2.2.1 跃迁和选择定则  16
    2.2.2 谱线强度  16
  2.3 双原子分子光谱  16-19
    2.3.1 双原子分子的能级  17-18
    2.3.2 原子分子的谱线结构  18
    2.3.3 原子分子跃迁的选择定则  18-19
  2.4 发射光谱的谱线展宽机制  19-20
  2.5 发射光谱在等离子体物理诊断中的应用  20-25
    2.5.1 物种的鉴定  20
    2.5.2 等离子体的电子温度、电子密度的测定  20-21
    2.5.3 等离子体电子激发温度的测定  21-22
    2.5.4 等离子体振动温度的测定  22-23
    2.5.5 等离子体气体温度的测定  23-24
    2.5.6 等离子体中粒子浓度的测定——内标法(Optical Actinometry)  24-25
3 实验装置和实验方法  25-29
  3.1 实验装置  25-27
    3.1.1 实验装置图  25
    3.1.2 电极结构  25-26
    3.1.3 发射光谱诊断系统  26-27
  3.2 电压-电流波形及功率测定  27-29
    3.2.1 电压-电流波形及功率测定示意图  27
    3.2.2 放电功率测量原理  27-29
4 Ar沿面介质阻挡放电的发射光谱分析  29-40
  4.1 Ar放电的电流电压波形及放电功率  29-30
    4.1.1 电流电压波形及放电功率  29-30
    4.1.2 放电功率随输入电压的变化  30
  4.2 发射光谱图及谱线  30-31
  4.3 大气压Ar沿面介质阻挡放电激发温度的测定  31-35
    4.3.1 Ar介质阻挡放电等离子体激发温度随输入电压的变化  32-34
    4.3.2 氩气介质阻挡放电等离子体激发温度随气体流量的变化  34-35
  4.4 大气压Ar沿面介质阻挡放电的气体温度的测定  35-39
    4.4.1 Ar等离子体气体温度测定  35-38
    4.4.2 转动温度随气体流量的变化  38
    4.4.3 转动温度随输入电压的变化  38-39
  4.5 本章小结  39-40
5 N_2/Ar沿面介质阻挡放电的发射光谱分析  40-50
  5.1 N_2/Ar等离子体发射光谱图  40-41
  5.2 N_2含量对N_2/Ar等离子体的影响  41-47
    5.2.1 N_2含量对谱线强度的影响  41-43
    5.2.2 N_2含量对激发温度的影响  43-44
    5.2.3 N_2/Ar放电振动温度随放电条件的变化趋势  44-47
    5.2.4 小结  47
  5.3 输入电压对N_2/Ar等离子体的影响  47-49
    5.3.1 输入电压对激发温度的影响  47-49
    5.3.2 输入电压对振动温度的影响  49
  5.4 本章小结  49-50
6 O_2/Ar、O_2/N_2/Ar沿面介质阻挡放电的发射光谱分析  50-60
  6.1 O_2/Ar沿面介质阻挡放电发射光谱图及谱线强度分析  50
  6.2 O_2/Ar放电的激发温度测定  50-52
    6.2.1 O_2含量对激发温度的影响  50-51
    6.2.2 激发温度随输入电压的变化趋势  51-52
  6.3 O_2/Ar放电中O原子相对浓度分析  52-56
    6.3.1 氧原子浓度随O_2含量的变化趋势  53-55
    6.3.2 氧原子浓度随输入电压的变化趋势  55-56
  6.4 O_2 /N_2/Ar放电的发射光谱分析  56-60
    6.4.1 O_2含量对激发温度的影响  56-57
    6.4.2 O_2含量对振动温度的影响  57
    6.4.3 O_2含量对O原子浓度的影响  57-60
结论  60-61
参考文献  61-67
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  67-68
致谢  68-70

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 光学 > 光谱学 > 各类光谱
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