大气压氩气/空气介质阻挡放电中分子振动温度

使用水电极介质阻挡放电装置,在氩气和空气混合气体放电中,利用光谱方法测量了氮分子（C^3Πu）的振动温度及其随空气含量的变化关系.计算中采用的是氮分子第二正带系（C^3Πu→B^3Πg）的发射谱线,顺序带组有：△v=-1,△v=-2和△v=-3.结果表明：大气压介质阻挡放电中氮分子振动温度范围为1 938～2 720 K,振动温度随空气含量的增加几乎是线性增加的.该工作对研究介质阻挡放电中等离子体的动力学过程具有重要意义.

基于N_2^+(B^2∑_u^+→X^2∑_g^+)的电弧等离子体振动温度和转动温度测量

通过光谱诊断系统测量了大气压直流氩氮等离子体射流的发射光谱,在光谱紫外波段观察到氮的第一负带系N2+(B2∑u+→X2∑g+),利用N2+(B2∑u+→X2∑+g)跃迁的Δν=0谱带系ν′=0→ν″=0和ν′=1→ν″=1谱带,对实验测得的谱带和模拟计算得到的谱带进行点对点对比,得到了等离子体射流的振动温度和转动温度,并就仪器展宽、振动温度和转动温度对谱带结构和形状的影响进行了分析。结果表明在文章所述的实验条件下,等离子体的电子温度、振动温度、转动温度和化学动力学温度基本相等,大气压直流氩氮等离子体射流达到局域热力学平衡。

高超声速非平衡流场多个振动温度模型的数值研究

利用数值求解热化学非平衡Navier-Stokes方程的方法,建立了考虑一个和多个振动温度的高超声速热化学非平衡流场的CFD计算程序,并对半球模型和球锥模型进行了数值计算,研究结果表明:(1)各个分子组分的振动温度分布于考虑一个振动温度模型的振动温度周围,即一个振动温度模型的振动温度是多个振动温度模型的各个分子组分振动温度的一种平均值;(2)在模型身部,振动温度的峰值高于平动温度的峰值;在模型近尾出现振动温度冻结并高于平动温度。

等离子体针放电的振动温度和气体温度研究

大气压等离子体针空气放电产生的低温等离子体由于脱离了真空装置,在工业上具有广泛的应用前景。本文采用等离子体针装置在空气中产生了稳定的大气压等离子体羽,并利用光谱法对等离子体羽的振动温度和气体温度进行了研究。结果发现大气压空气等离子体羽的放电区域分为强光区和弱光区。放电发光信号是宽度为几个微秒的脉冲。研究结果表明等离子体振动温度随空间位置不同在2 500～3 000K范围变化。振动温度在强光区随着远离针尖距离的增大振动温度呈上升趋势,在5mm左右存在极大值,在弱光区随着远离针尖距离的增大振动温度呈下降趋势。与其相似,弱光区放电的气体温度随着远离针尖距离增大,从640K降低到540K。这些结果对大气压空气放电的工业应用具有重要意义。

空心针板放电等离子体气体温度和振动温度研究

使用空心针板放电装置,以氩气作为导入气体,在大气环境下产生了1.6~3 cm波长的等离子体炬。利用发射光谱法,研究了等离子体炬弧根和弧梢处的气体温度和振动温度,以及它们随气体流量的变化。等离子体气体温度通过对OH基309 nm附近的谱带进行拟合得到,等离子体振动温度由氮分子第二正带系C3Πu—B3Πg计算得到。实验发现弧根和弧梢处的气体温度相等,并随着气体流量的增大而下降。当气体流量从3.0 mL.min-1增大到6.5 mL.min-1时,气体温度由350 K下降到300 K。当气体流量较小（如3.0 mL.min-1）时,弧梢处的振动温度（1 950 K）高于弧根处的振动温度（1 755 K）。随着气体流量的增大,弧梢处与弧根处的振动温度均下降,但弧梢处下降速率较快。当气体流量较大时,二者趋于相等。

流动氩气介质阻挡放电特性及振动温度研究

采用双水电极介质阻挡放电装置,在流动氩气中通过改变气隙间距、驱动电源频率和气体流量等研究放电电学特性和振动温度的变化。电学测量结果发现如果固定其他实验条件而只改变某一参数,小气隙间距放电的电流峰值和功率比大气隙间距的高。同样,增大驱动电源频率也能够使放电的电流峰值和功率增加,而增加气体流量使得放电电流峰值和功率减小。最后利用光谱学方法,通过对放电发射光谱中氮分子振动带系的分析,发现振动温度随着放电气隙间距、电源频率和气体流量的变化关系与放电的电流峰值和功率的变化关系基本一致。这些结果对流动气体中大气压介质阻挡放电的应用具有重要意义。

介质阻挡放电中点线放电的谱线线型及振动温度

在氩气/空气的混合气体近大气压介质阻挡放电中,首次观察到点状与线状放电共存的放电现象,测量比较了点状与线状放电的谱线频移和振动温度。谱线频移的测量利用的是氩原子ArⅠ(2P2→1S5)的发射谱线,振动温度的测量利用的是氮分子第二正带系(C3Πu→B3Πg)的发射谱线。结果表明:点放电中的ArⅠ(2P2→1S5)谱线的频移大于线放电谱线的频移,表明前者电子密度较高;而点放电振动温度低于线放电的振动温度。

介质阻挡放电中亮暗点放电的谱线线形及振动温度

在氩气/空气的混合气体介质阻挡放电中,首次在高温条件下观察到亮点和暗点共存的放电,比较了中心亮点及四周暗点放电的谱线频移,并测量了它们的振动温度。实验采用氩原子ArⅠ(2P2→1S5)的发射谱线测量谱线频移,采用氮分子第二正带系(C3Πu→B3Πg)的发射谱线测量振动温度。结果表明:中心亮点放电中的ArⅠ(2P2→1S5)谱线的频移大于四周的暗点放电谱线的频移,表明前者电子密度较高;四周的暗点的放电振动温度高于中心亮点放电的振动温度。

氩气/空气介质阻挡放电中分子振动温度研究

使用水电极装置，在氩气／空气介质阻挡放电中，通过对氮分子第二正带系(C3Ⅱu→B3Ⅱg)的发射谱线进行分析，研究了氮分子(C3Ⅱu)的振动温度随压强的变化．实验结果表明：氮分子(C3Ⅱu)振动温度随压强的增大而减小．

负脉冲电晕放电氮气激发电子态的有效振动温度测量

依据荧光发射强度正比于激发态粒子数原理,通过测量同一激发电子态不同振动能级所发射荧光的相对强度,得到了大气情况下负脉冲电晕放电N2激发电子态C3Πu的有效振动温度.在此基础上,对N2激发电子态C3Πu的有效振动温度随负脉冲电晕放电的峰值电压、样品气压的变化进行了实验研究.结果表明,有效振动温度随放电电压和样品气压的变化规律呈现出先升高而后降低的现象,这是因为电子碰撞激发截面不仅与电子能量有关,而且还与电子运动速度有关.

介质阻挡放电中不同斑图的微放电通道中分子振动温度研究

采用特殊的水电极介质阻挡放电实验装置,在空气/氩气介质阻挡放电中得到了四边形斑图、六边形斑图,通过对氮分子第2正带系(C3Πu→B3Πg)的发射光谱进行分析,研究了这2种斑图的微放电通道中的氮分子的振动温度.实验结果表明,随着外加电压升高出现的四边形斑图和六边形斑图,其微放电通道中的分子振动温度依次升高.

振动温度的激波管测定

根据双原子分光带系及其强度理论,介绍了测定振动温度的原理及方法。同时,利用激波加热试验气体的方法,得到氧化铝分子绿带系(B^2∑^+-X^2∑^+)的全部光带。通过氧化铝分子绿带系光带强度的测定,得到在激波马赫数为10时,反射激波后气体的振动温度约为5200K。

介质阻挡放电中白眼斑图的分子振动温度

在空气和氩气的混合气体介质阻挡放电中,得到了白眼斑图,其晶胞是由一个封闭六边形包围一个亮点所组成。观察发现,该斑图单个晶胞上中心点、六边形顶点及六边形边上呈现出三种不同的亮暗状态。该工作利用光谱方法,分别对白眼斑图单个晶胞以上三处的振动温度进行了测量,并研究了它们随氩气含量的变化。振动温度是根据氮分子的第二正带系(C3Πu→B3Πg)的发射谱线计算的。结果表明:白眼斑图中的中心点、六边形的顶点以及六边形边上中点的振动温度依次升高,且均随氩气含量的增加而减小。

介质阻挡放电中圆圈点放电丝的分子振动温度

在氩气/空气混合气体介质阻挡放电中,首次利用光谱方法,测量了圆圈点放电丝中圆圈放电和中心点放电的振动温度,并研究了它们随空气含量的变化。振动温度的计算利用的是氮分子第二正带系(C3Πu→B3Πg)的发射谱线。结果表明:圆圈放电的振动温度高于中心点放电的振动温度;二者均随空气含量的增加而增加,但圆圈放电振动温度的增加速率较大。该工作对介质阻挡放电中微放电研究具有重要意义。

大气压空气等离子体羽的振动温度研究

利用三电极介质阻挡放电装置,在大气压空气中产生了较大体积的等离子体羽。采用光学方法对该等离子体羽的特性进行了研究。发现随着外加电压峰值增加,每个外加电压周期的放电脉冲个数增加。通过采集等离子体羽的发射光谱,空间分辨地研究了放电等离子体羽的振动温度。结果表明等离子体羽的振动温度随着外加电压峰值的增加而减小;随着远离喷嘴的距离的增加,等离子体振动温度先增加后减小,当距离喷嘴5.4mm时振动温度达到最高值。对上述现象进行了定性分析。研究结果对大气压空气等离子体羽在杀菌消毒等领域的应用具有重要意义。

空气介质阻挡放电振动温度时间行为

在1.01×105Pa下测量了针-针电极空气介质阻挡放电振动温度的时间行为.实验发现在单个放电脉冲期间,振动温度不是1个恒定值,而是随时间呈现先增大再减小的变化趋势.且振动温度峰值时刻较放电电流峰值约滞后33 ns.

重复频率脉冲大气放电中氮气的振动温度

氮气分子的振动自由度在大气放电低温等离子体中会被高度激发。从振动能级的简谐振子模型和Boltzmann分布近似出发,研究重复频率脉冲放电中振动温度的变化行为。结果表明,决定重频条件下振动温度的主要过程是电子碰撞振动激发和振动-平动弛豫,而在振动能级高度激发的情形下其与氧原子的化学反应也会产生影响。对于振动激发过程,通过跃迁反比相似率推导出的特征弛豫时间与动理学模型符合较好。在振动-平动弛豫中占主导贡献的为干燥大气中的氧原子或潮湿大气中的水分子。当氧原子数密度为10^(14)cm^(-3)时,若初始振动温度在5000K,在化学反应过程中振动能量的特征弛豫时间在0.1~1s量级。

CuCl分子的兰区谱带与振动温度

本文从几种钢盐在不同含氯氧化剂情况下进行固相燃烧时产生的CuCl^(*)分子的兰区谱带出发,测定了振动温度,对振动温度与谱带分布的关系进行了探讨,讨论了氧化剂对兰焰品质的影响。

三频容性耦合氮等离子体中N_(2)和N_(2)^(+)的转动温度和振动温度试验

通过光谱拟合方法研究三频容性耦合氮等离子体中高频(high frequency,HF)、中频(intermediate frequency,IF)和低频(low frequency,LF)功率对氮分子(N_(2))和氮分子离子(N_(2)^(+))的转动温度(T_(r))与振动温度(T v)的影响。试验结果表明:由于等离子体的粒子密度升高,导致粒子间碰撞加剧且温度升高;N_(2)和N_(2)^(+)的T_(v)随HF功率的增加而上升的趋势非常明显,而随IF或LF功率的增加则基本不变或略有下降。由此可知,HF功率对N_(2)和N_(2)^(+)的T r影响最大,即对等离子体的加热最为明显,而LF功率的增加对等离子体的加热作用较小,IF居于两者之间。因此,HF功率有利于提高N_(2)和N_(2)^(+)的化学活性并有利于其分解,而IF和LF功率影响不大,甚至能一定程度上降低N_(2)和N_(2)^(+)的化学活性。

大气压下氮气介质阻挡微放电中分子振动温度的时间分辨

使用针-板式电极装置,在大气压氮气介质阻挡微放电中,通过对氮分子第二正带系（C3Πu→B3Πg）发射光谱的时间分辨谱线进行分析,根据振动带序发射光谱强度计算得出N2（C,ν）振动温度,并研究了不同压强及放电电压对氮分子（C3Πu）的振动温度时间分辨的影响。实验结果表明：氮分子振动温度的范围为2 000~3 500 K,在每半个放电周期内都呈减小趋势,且正负半周期振动温度差较大,负半周期振动温度始终高于正半周期;振动温度随电压升高而升高,随压强的升高而降低。