水下運行直流激勵大氣壓輝光放電的光譜特性研究

武珈存, 吳凱玥, 賈博宇, 賈鵬英, 李雪辰

河北大學物理科學與技術學院，河北省光電信息材料重點實驗室，河北 保定 071002

引 言

輝光放電是一種產生低溫等離子體的常見方法，它通常工作在低氣壓條件下。低氣壓輝光放電需要昂貴的真空設備，因此其產生成本高，且不易于實現流水線生產[1]。與之相比，大氣壓放電可以擺脫真空裝置的束縛，因此具有廣泛的應用前景。例如，工業領域可用于表面改性[2]、 薄膜沉積[3]、 刻蝕[4]、 材料合成[5]。生物醫療領域可用于殺菌消毒[6-7]、 傷口愈合等。環境保護領域可用于大氣污染治理、 土壤污染治理[8]等。此外，還可用于航空領域中飛行器隱身[9]等。

以氬氧混合氣體作為工作氣體，利用直流電壓激勵針-網結構的放電裝置在水中產生了彌散的大氣壓等離子體，并通過光線化強度法研究了氧原子濃度隨氧氣含量的變化關系。

1 實驗部分

圖1(a)是實驗裝置示意圖，其放電裝置為針-網結構。其中鎢針電極(長145 mm、 直徑1 mm，針尖的曲率半徑約為200 μm)置于石英管(內徑為8 mm, 外徑為10 mm)的軸線位置。石英管的底部固定有一層鎢網(18目)，鎢網與針尖的距離為10 mm。放電裝置被垂直浸入一個盛滿水的燒杯中(量程為500 mL, 內直徑為83 mm)，鎢網距液面約2 cm?？偭髁繛?.4 L·min-1的氬氧混合氣體從石英管的一端進入，經過針-網之間的放電區域，最終在石英管底部以氣泡的形式鼓出。鎢針電極通過一個鎮流電阻(500 kΩ)與直流電源(Glassman EK15R40)的高壓輸出端相連，鎢網電極接地。兩電極之間的氣隙電壓通過高壓探頭(Tektronix P6015A)來探測，利用光電倍增管(PMT)(ET 9085SB)收集放電的發光信號?！?br>