辉光放电离子渗金属的等离子体发射光谱诊断

利用发射光谱法对离子渗金属中辉光等离子体的电子温度进行了诊断。实验以氮气为工作气体,通过对放电时氮离子两条特征谱线强度的相对标定,测量了电子温度随放电气压40 Pa^80 Pa和电压500 V^1000 V的变化。并探讨了电子温度随气压和电压变化的原因。结果表明,该放电为典型的反常辉光等离子体放电,电子温度在1 eV^15 eV之间变化,且随工作气压和电压的的升高迅速增大,这与实际观测的放电效果相符合,实验结果表明,发射光谱法是测量离子渗金属中等离子体参数的一种有效手段。

MEEVA源生成Ti金属等离子体粒子密度和电离度的原子发射光谱诊断

利用原子发射光谱对等离子体粒子密度进行诊断的Saha-Boltzmann方程法,并对其进行了改进.并结合多谱线斜率法,针对用英国avantes公司生产的AvaSpec-2048FT-8-RM型光栅光谱仪采集到的金属蒸汽真空弧(MEVVA)源生成的金属钛等离子体的发射光谱,对其电子、离子温度,电子、原子、一价离子和二价离子密度,原子和一价离子电离度进行诊断;对MEVVA Ti等离子体的热力学状态进行了判断;从而实现MEVVA Ti等离子体的发射光谱诊断.此外,还对MEVVA Ti等离子体参数随离子源工作弧压的变化情况进行了讨论.

大气压射频等离子体化学气相沉积TiO_2体系的发射光谱诊断

开展了大气压射频(RF)等离子体化学气相沉积(PCVD)TiO2放电体系的发射光谱诊断研究,分别考察了氧气分压、钛酸四异丙酯(TTIP)分压和输入功率对氧原子谱线相对强度、氩原子激发温度、OH振动温度以及转动温度的影响.结果表明:随着氧气分压的增加,氧原子谱线相对强度先迅速增加至峰值后缓慢下降,OH振动温度缓慢增加,而氩原子激发温度和OH转动温度基本不变.随着TTIP分压的增加,氧原子谱线相对强度下降,氩原子激发温度没有明显变化,而OH振动温度和转动温度增加.随着输入功率的增加,氧原子谱线相对强度下降,氩原子激发温度、OH振动温度和转动温度升高.

脉冲调制射频容性耦合SiH_4/C_2H_4/Ar放电的发射光谱诊断

本文采用发射光谱法诊断了低气压下氩气(Ar)、硅烷(SiH4)及乙烯(C2H4)混合气体(SiH4/C2H4/Ar)脉冲调制射频放电等离子体特性,利用了Ar发射光谱中的五条谱线通过Boltzmann斜率法计算了电子激发温度,研究了占空比、调制频率、功率及气压等对电子激发温度和谱线相对强度的影响。

基于中性束注入的EAST托卡马克束发射光谱诊断研制

介绍了实验超导托卡马克(EAST)装置上束发射光谱(BES)诊断的研制工作和初步实验结果。本诊断探测器采用的是有128道探测通道的S8550APD相机,以水平方向16道极向8道的矩形方式排列。通过一套中心波长为659.33 nm,半高宽为1.59 nm的带通三腔干涉滤波片将信号从背景Dα谱线和C杂质辐射中提取出来。本系统以2 MHz的时间分辨率和1~3 cm的空间分辨率在等离子体小截面上获取一个长宽分别为20 cm和10 cm的等离子体的密度涨落二维分布。通过改变诊断系统的观察角,可以获取从芯部到边界等离子体的整个小截面的二维密度涨落分布。本论文还给出了该诊断系统关键部件滤波片的测试结果和最近一轮EAST放电实验中测得的等离子体密度涨落在低约束模——高约束模转换中的变化,验证了EAST托卡马克上的BES诊断系统研制的成功。

金属蒸汽真空弧(MEVVA)源产生的金属镍(Ni)等离子体的发射光谱诊断

利用英国avantes公司生产的AvaSpec-2048FT-8-RM型光栅光谱仪对金属蒸汽真空弧(MEVVA)源产生的金属镍等离子体的发射光谱进行采集,并用"Plasus Specline"软件对采集到的数据进行分析,得到各条谱线所对应的元素及元素电荷态、跃迁能级及其能量等信息.同时采用多谱线斜率法对镍等离子的电子温度进行计算,并利用电子温度对等离子体的电子密度进行计算,从而实现MEVVA源产生的金属镍等离子体的发射光谱诊断.

磁增强反应离子刻蚀系统中的发射光谱诊断技术

利用发射光谱诊断技术研究了磁增强反应离子刻蚀系统中CF4＋O2的辐射谱、谱线成分及强度，分析了谱线强度与射频辐射功率、氧气含量的关系，并与没有磁场存在时的情况作了比较。

基于局域发射光谱的LEAD装置螺旋波等离子参数测量

发射光谱法是常见的用于诊断等离子体的光学诊断技术,然而,这项技术并不能在空间上分辨等离子体。为了以低成本得到高空间分辨率的等离子体参数,发展了局域发射光谱法。这是一种将光纤伸入等离子体中以采集光纤前端等离子体光谱学信息的高空间分辨率光学诊断技术。介绍了局域发射光谱法技术的原理,并在大型线性等离子体实验装置LEAD上用蚊香形射频天线激发了氩等离子体,并在不同的射频功率和径向位置下对比了局域发射光谱法测得的等离子体光强和朗缪尔探针测得的等离子体电子密度,同时观察到了在射频功率500 W左右等离子体从感性耦合放电模式到螺旋波模式的跳变。结果表明:局域发射光谱法测得的光强与实验室现有的朗缪尔探针测量的电子密度之间较强的正相关,证明了用光强表征电子密度的可靠性,和LEAD装置上现有的朗缪尔探针在不同的等离子体模式的诊断上互补。

基于发射光谱诊断的低温等离子体技术转化N_2/NO气氛中NO的研究

建立了低温等离子体技术处理N_2/NO气氛中NO的实验系统,利用介质阻挡放电发射光谱诊断法分析了NTP技术处理NO的反应机理,以及研究了NTP系统的运行参数和N_2体积流量对NO转化率的影响规律。研究结果表明,随着V(_P-P)的增加,N_2发射光谱强度相对于NO发射光谱强度的比值增加,N_2第二正带系发射光谱强度增加,表明放电区间的高能电子浓度增大,有利于N_2离解成N原子,从而促使NO还原转化;增加N_2体积流量会使NO转化率降低,NO_2浓度升高。

正极性纳秒脉冲电压下天然酯绝缘油的击穿特性和发射光谱

天然酯绝缘油具有优异的电气绝缘性能,是油浸变压器和脉冲功率装置的良好绝缘介质。为了研究天然酯绝缘油在正极性ns脉冲电压下的绝缘特性,考察了针-针电极结构下针电极曲率半径、电极间距对天然酯绝缘油击穿电压的影响以及油中水分体积分数、油温与天然酯绝缘油击穿电压的关系。并利用发射光谱技术对天然酯绝缘油中放电特性进行了光谱诊断。实验结果表明:天然酯绝缘油击穿电压随电极间距的增大而升高,且相同电极间距下其击穿电压随针电极曲率半径的增大而升高;油温升高对天然酯绝缘油击穿电压影响不明显;随着水分体积分数增加,天然酯绝缘油、25号变压器油击穿电压均有所降低,但天然酯绝缘油击穿电压始终高于25号变压器油。天然酯绝缘油击穿发射光谱诊断表明:C原子在击穿过程中表现活跃,在光谱中观察到多条特征谱线;而H原子只发现了1条特征谱线。

一种等离子体辉光放电实验设计及发射光谱的诊断

设计了一种用于飞行器隐身的等离子体发生器。采用有机玻璃板压制胶合成薄壁长方体空腔结构。以正弦交流电为电源,氩气为工作气体,在低气压下进行了辉光放电实验。采用发射光谱诊断技术对氩等离子体进行实验研究。文中通过对测得的光谱信号作玻尔兹曼曲线斜率图,计算得到等离子体的电子温度:11429K。采用S tark展宽法测定了等离子体的电子数密度:4.43×1018cm-3。测试结果表明:所设计的等离子体发生器产生的等离子体具备低温等离子体的典型温度,所产生的电子数密度具有良好的隐身效果。

用发射光谱研究荧光灯阴极区中的钡浓度

应用发射光谱技术研究了T12荧光灯阴极电子发射材料钡的损失.实验测定了阴极区中钡原子553.6和钡离子455.4,493.4nm谱线的辐亮度,由此得到钡原子6p1P1、钡离子62P3/2和62P1/2态浓度的轴向分布.理论上,由包含9个原子能级和5个离子能级的阴极区钡放电的速率方程,计算出了这些能级上钡粒子的浓度.实验和理论计算符合较好.结果表明,在阴极区钡离子浓度比钡原子浓度大,离阴极2mm处钡的总浓度为1015m-3量级.

直流氩等离子体射流电子温度的测量

直流等离子体射流的电子激发温度,是等离子体射流物理特性中的一个非常重要的参数,并且影响着射流中其他众多特征参数。文章采用发射光谱诊断技术对直流氩等离子体射流进行实验研究,对实验所测得的射流的光谱强度信号进行分析,并采用玻尔兹曼曲线斜率法计算等离子体射流的激发温度。实验结果表明,等离子体射流的激发温度在等离子体发生器的轴向上的分布,随着离出口的距离增大,激发温度显著地下降。并且激发温度受电流和流量的影响较大,提高电源的输出电流,或者增加氩气的流量,激发温度都会升高。

低气压介质阻挡放电条件下纳米SiO_(2)表面氟化研究

为改善纳米颗粒的团聚问题,有效提升复合材料的绝缘性能,首先对低气压下基于介质阻挡放电的纳米SiO_(2)表面氟化过程展开研究,重点讨论了SiO_(2)表面氟化过程及其主导放电条件。然后基于等离子体放电特性和发射光谱诊断,分析了CF4/N_(2)混合气体等离子体的放电及分布特性,并对表面氟化处理纳米SiO_(2)进行微观表征。最后初步分析了该氟化技术对环氧基体电气性能的影响。研究结果表明:气压为10~13.5 k Pa、电压为5~7 k V的CF4/N_(2)低温等离子体在放电空间内呈现均匀分布;研究范围内的CF4/N_(2)低温等离子体的电子温度最低为0.497 e V,可实现CF4中C—F断键,为SiO_(2)表面氟化创造条件;对纳米SiO_(2)进行10 min等离子体有效氟化,F元素质量分数达到10.05%,且以CF2主要形式存在;纳米SiO_(2)团聚现象得到有效改善,在环氧基体中的分散更加均匀。掺杂SiO_(2)质量分数为5%的氟化填料后,环氧树脂局放起始电压提升最明显,较同掺杂含量未氟化试样提高17.21%。结果证明等离子体填料氟化处理SiO_(2)填料的的可行性,为氟化改性纳米填料提供新的研究思路。

纳秒脉冲等离子体射流的产生及其特征研究

利用纳秒脉冲放电在单针、环状、以及单针加环状三种不同电极结构下产生了均匀稳定的等离子体射流;通过光学和电学诊断研究了三种不同结构下等离子体射流的运行特性及相应的物理机制。实验结果表明,以上三种等离子体射流的转动温度均为295K,振动温度分别为1900K,2000K和2100K,都属于非平衡态等离子体;其中,基于单针和环状电极的混合型射流可产生更为均匀稳定的等离子体,且富含较多的活性物种,有望在材料表面处理及消毒灭菌等领域发挥一定作用。

Spectroscopic Diagnostic of Spark Discharge Plasma at Atmospheric Pressure

The emission of CuInSe2-based spark discharge plasma at atmospheric pressure in air has been investigated by optical emission spectroscopy method. The plasma was formed by action of the high voltage pulse generator （with nanosecond pulse） on the corresponding electrodes （CulnSe2 compound）. The emission characteristics have been obtained for the spark discharge plasma at 3 mm interelectrode distance. It was established that the spark discharge plasma radiation was determined by decay products of the compound from which electrodes were made. The most suitable spectral lines for plasma diagnostics is atomic copper lines in the visible spectrum and atomic indium lines in UV （ultraviolet） and visible spectrum.