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大气压水阴极火花放电空间分辨发射光谱研究

李倩  
【摘要】:大气压水阴极火花放电可在常温常压下产生低温等离子体,是近些年来新兴的一中先进氧化技术,在废水处理和水的消毒杀菌方面具有较好的应用。大气压气体放电等离子体的发射光强较弱,以及脉冲放电的瞬态性,捕捉单个脉冲的发射光谱非常困难,导致放电通道内的等离子参量特性的空间分布特征的研究还不够充足。本研究利用实验室构建的超高速时空分辨光谱仪对大气压水阴极火花放电空间分辨发射光谱进行研究。采用单脉冲发射光谱测量和累计10个放电脉冲光谱测量两种测量方式,分别测量了H_α谱线和N原子谱线的空间分辨光谱。通过对光谱的分析处理,分别研究了大气压水阴极火花放电通道内电子密度和电子温度沿轴线的分布特征。得到以下主要结论:(1)用单脉冲和多脉冲累计两种方式获得的电子密度和电子温度的平均值没有显著的差异,空间分布趋势基本相同。从统计平均的角度,多脉冲累计测量方式样本数大、信噪比高,更方便数据处理。(2)从H_α谱线和从N(746 nm)原子谱线分别测得了电子密度。利用N(746 nm)原子谱线得到的电子密度在数值上比利用H_α谱线得到的电子密度大2倍左右。主要是火花放电通道内气体压强对N(746 nm)范德瓦尔斯展宽的影响较大导致的。H_α谱线更适合于火花放电通道的电子密度测量。(3)火花放电通道内的电子密度的数值大致在3.088×10~(22)~2.07×10~233 m~(-3)范围内,距离阳极针尖越远,电子密度越小。(4)火花放电通道内的电子温度值在7500~9000 K之间,在误差范围内电子温度沿轴向的温度基本相同,在空间位置上没有显著的变化。


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