大气下脉冲放电等离子体的发射光谱诊断

• 作 者: 胡欣
• 机 构: 中南民族大学
• 出 处: 中南民族大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 脉冲放电 等离子体 发射光谱诊断 比值法 粒子密度

低温等离子体技术在国防及材料表面改性等领域具有广泛应用，从而被受关注。低温等离子体的应用需要对其微观参数进行诊断。光谱学技术作为一种重要的诊断手段，可对等离子体的基本过程、状态和特征进行实时、在线诊断和无干扰监控。运用该技术不但有助于了解等离子体的粒种组成、热力学温度和粒子能量分布等状态参数，而且可以获取其中的碰撞、传能、电离、解离和输运等微观物理过程的信息。
在大气下脉冲放电产生等离子体有多种用途，对其微观参数进行诊断具有重要意义。本文自行设计了一套在大气下用脉冲电源产生稳定等离子体的放电装置，并搭建了其发射光谱的采集装置。用比值法计算了电子温度，实验结果表明，大气脉冲放电等离子体的电子温度约为0.52-1eV，并在一定范围内随着放电峰值电压的升高呈现单调上升的趋势。用Stark 展宽法计算了粒子密度，其范围为1014—1016 cm-3。
用延时光谱法对大气脉冲等离子体产生初期的时间行为进行研究，并分析实验结果，发现当放电峰值电压一定时，电子温度在脉冲上升沿后有一段延时增长的过程。最大电子温度大约出现在电源脉冲过后的850ns，约为1eV。粒子密度亦随脉冲后有相类似的增长过程，最大粒子密度约出现在电源脉冲过后的750ns。
电子温度和粒子密度的变化趋势与光谱(线状光谱和带状光谱)“增涨”的过程相对应，由此认为电子温度和粒子密度的增长是等离子体增长的过程。