平板電極的大氣壓納秒脈沖等離子發(fā)射光譜是什么

（文章來源：普樂斯）

在大氣壓條件下獲得較大尺度非平衡等離子體的方法分為兩類：其一是增加放電的表面與體積比值，使放電產(chǎn)生的熱量得到及時(shí)釋放，從而讓放電遠(yuǎn)離熱平衡狀態(tài)；其二是縮短放電的弛豫時(shí)間，通過控制單次放電的持續(xù)時(shí)間，使放電的持續(xù)時(shí)間小于等離子的熱轉(zhuǎn)換時(shí)間，導(dǎo)致等離子體熱效應(yīng)不明顯，避免了等離子體熱不穩(wěn)定性的發(fā)展，而納秒脈沖放電是作為控制放電弛豫時(shí)間最為有效的手段，近年來被大量地利用于產(chǎn)生低溫非平衡等離子體。今天就與大家探討平板電極的大氣壓納秒脈沖等離子發(fā)射光譜究竟是什么樣的？

利用高壓納秒脈沖電壓代替?zhèn)鹘y(tǒng)的正弦交流電源驅(qū)動(dòng)DBD，可以在更大的電極間隙、氣體成分、電壓頻率等參數(shù)變化范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻非平衡等離子體。上下兩圖為利用可調(diào)節(jié)脈寬的高壓雙極性納秒脈沖驅(qū)動(dòng)在大氣壓空氣中產(chǎn)生的板-板電極結(jié)構(gòu)的均勻DBD等離子體，其中電極間隙分別為2mm和4.5mm。

從圖中可以看出，在較小電極間隙下，脈寬為20~200ns的雙極性脈沖均可驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生均勻放電等離子體，作為對(duì)比，相同條件下由正弦驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的放電則呈明顯的絲狀放電模式。在較大電極間隙下，較短的脈寬更有利于在大氣壓空氣中獲得均勻放電。當(dāng)脈寬為20ns時(shí)，均勻放電可以在高達(dá)4.5mm的電極間隙下產(chǎn)生，但是隨著脈寬的增加，放電的均勻性逐漸下降。當(dāng)電壓脈寬為200ns時(shí)，放電間隙內(nèi)出現(xiàn)了明顯的絲狀放電通道，氣體的擊穿模式轉(zhuǎn)為流注放電模式。

板-板電極結(jié)構(gòu)的雙極性脈沖DBD發(fā)射光譜與相同條件下針-板電極結(jié)構(gòu)放電類似，但是，當(dāng)放電為均勻放電模式時(shí)，由于等離子體中電子能量低于流注放電等離子體，直接電離并激發(fā)基態(tài)氮分子形成的激發(fā)態(tài)氮分子數(shù)目較少，氮分子離子第一負(fù)帶較為微弱。上圖為指數(shù)坐標(biāo)下板-板電極結(jié)構(gòu)等離子體發(fā)射光譜，實(shí)驗(yàn)中脈沖峰值電壓和脈沖重復(fù)頻率分別控制在26kV和150Hz，電極間隙為2mm。

由于采用了指數(shù)坐標(biāo)，光譜中微弱的信號(hào)將被放大顯示，有利于對(duì)氮分子離子的第一負(fù)帶的觀察。盡管如此，該譜帶仍難以分辨，因此，從電子能量角度講，當(dāng)前條件下獲得的大氣壓納秒脈沖DBD是均勻的。
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