大气压氦气预电离直流辉光放电二维仿真研究

基于二维流体模型,研究了大气压下预电离对短间隙和长间隙直流辉光放电的影响.对于两种放电,随着预电离的增强,带电粒子分布沿着放电方向逐渐向阴极偏移,使得阴极位降区不断收缩.从垂直放电方向来看,正柱区、负辉区和阴极位降区的宽度都不断增大,电子、离子密度的分布更加均匀.对于电场而言,随着预电离的增强,阴极位降区电场的纵向分量分布逐渐向阴极收缩,阴极附近的电场整体降低且分布更加均匀.电场的纵向分量分布逐渐减小,同时电场区域逐渐向壁面收缩.维持电压和放电功率都明显地降低.此外,随预电离的增加,短间隙放电中的压降始终集中在阴极位降区,而在长间隙放电中的压降由阴极位降区逐渐转移至正柱区.仿真结果表明,预电离能够有效增强放电均匀性,并降低放电维持电压和能量消耗.该工作对进一步优化电极配置和等离子体源的运行参数具有重要指导意义.

基于放电辅助激光诱导击穿光谱技术的水中痕量金属元素检测分析

有毒金属离子引起的水污染已经成为一个严重的环境问题。激光诱导击穿光谱(LIBS)技术作为一种新型分析技术,可用于检测任何形态的样品。然而,液体中等离子体快速淬灭、液面波动造成的污染,以及激光能量的有限吸收,均导致LIBS技术在探测水体中痕量元素时光谱强度弱、信噪比差、检测灵敏度低。为此,该文提出一种放电辅助LIBS技术(D-LIBS)用于提升LIBS技术在水体中的痕量探测性能。利用中速滤纸对待测溶液进行快速采样。与传统单脉冲LIBS技术(C-LIBS)相比,由于额外电能的注入,D-LIBS极大增强了等离子体的光谱强度。在最优条件下,D-LIBS使Ba离子光谱强度和信噪比分别提升至C-LIBS的30倍和56倍。凭借D-LIBS的显著光谱增强效应,Ba元素检出限降低至0.26mg/L,检测灵敏度提升至C-LIBS的48倍。