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DBD解离碘甲烷制备碘原子放电特性研究

蒋魁强  
【摘要】:本文研究了利用介质阻挡放电(DBD)并射流化产生等离子体,借助于等离子体环境分解碘甲烷产生碘原子的放电过程和工艺。设计了三种不同的放电位型,对比研究了三种位型的放电稳定性、均匀性、击穿行为和功率效率,确定了最优电极结构,以Ar、N2、He为载气掺入CH3I,实现了稳定均匀的DBD放电及射流,实现了CH3I的高效分解以及含碘等离子体射流传输。针对最优放电结构,详细研究了放电区气压、气体种类和流量、碘甲烷比例、放电电压等放电条件与放电功率、放电状态、稳定性和均匀性、放电温度、碘原子发射光谱强度、碘原子密度相对分布的相关性,探索了碘原子的传输和复合行为、碘原子损失的主要过程,为进一步探索碘原子的高效传输技术指明了方向。 以Ar、N2、He为载气,CH3I比例在5%~100%范围可调,在500-11000Pa的放电区气压范围内,以3~25W的平均功率在0.5cm3的放电体积内实现了放电的长期稳定运行(放电时间可达30分钟以上)。放电下游的喷嘴结构能够有效确保放电产物以定向束流形态传输,在下游区可以形成气压为200-1000Pa范围的均匀稳定余辉区,并且仍然有大量碘原子存活。余辉区内的气体温度在400-450K,且不随放电条件而改变。 对放电区域在300-950nm范围内的发射光谱进行了全面深入分析,识别了碘原子的四条原子谱线及N2、He、 Ar的特征谱,并对I905.83nm发射光谱强度以及相对于载气特征谱线的相对强度进行了定量诊断分析,得出了放电条件和状态对光谱强度的影响规律。进而结合放电状态的电学特性诊断结果,对碘原子的产生机制、存活机理以及含量的变化趋势进行了初步探索分析。


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