激光诱导荧光技术诊断大气压介质阻挡放电中OH时空分布

摘要

本文主要介绍了使用时序非同步的激光诱导荧光(LIF)技术对大气压He-H2O(0.4％)针-板介质阻挡放电(DBD)等离子体中基态OH自由基平均相对浓度进行测量，同时对OH平均相对浓度随外加电压的变化进行研究，并且利用ICCD成像系统对放电中的发射光谱和荧光光谱进行拍摄，通过发射光谱和荧光光谱的空间分布数据对OH自由基主要产生机制进行研究。
　　本文主要研究内容包括:
　　(1)设计和建立针-板介质阻挡放电系统和湿度调控系统，并将其与激光诱导荧光诊断系统进行整合最终实现OH自由基诊断。
　　(2)利用时序非同步的LIF技术对针-板介质阻挡放电中OH自由基浓度相对涨落程度进行测量，结果显示所有的相对涨落均在±35％之内，其中约90％的荧光强度的相对涨落在±15％之内，并且随着外加电压的升高相对涨落逐渐减小，因此表明介质阻挡放电中OH平均相对浓度可以利用时序非同步的LIF技术进行测量。
　　(3)在外加电压从1.4KV增加到4.0KV的过程中放电出现四种不同的模式，通过对四种模式的电压-电流波形图和ICCD放电成像分析可知放电模式分别为:负电晕介质阻挡放电、辉光放电、多脉冲辉光放电和丝状放电，并且对四种放电模式的放电机制进行了讨论。
　　(4)利用时序非同步的LIF技术研究OH平均相对浓度随外加电压的变化，发现OH平均相对浓度随外加电压的升高同样分为四个区段，并且利用ICCD对放电中的发射光谱和OH荧光光谱进行成像，通过空间分布信息对四种放电模式中OH自由基产生机制进行研究，结果表明负电晕放电中OH自由基产生机制主要为电子直接碰撞解离过程，另外三种放电模式中OH自由基产生机制主要为He亚稳态的潘宁电离过程。
　　(5)定义单位注入功率下OH产生效率，同时研究OH产生效率随外加电压的变化趋势，结果表明负电晕放电是单位注入功率下OH产生效率最高的放电模式，而丝状放电是OH产生效率最低的放电模式。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 低温等离子体简介

1．2 介质阻挡放电

1．3 低温等离子体诊断

1．4 OH自由基的重要性及研究现状

1．4．1 等离子体中OH自由基的重要性

1．4．2 OH激光诱导荧光技术研究现状

1．5 本论文的研究目的和主要研究工作

2 大气压介质阻挡放电LIF诊断系统

2．1 反应腔室

2．2 针-板放电系统

2．3 湿度调控系统

2．4 激光诱导荧光诊断系统

2．5 实验时序方案

2．6 LabVIEW软件平台

2．7 本章小结

3 激发方案以及OH荧光信号的相对涨落

3．1 激发方案

3．2 荧光信号波形图及荧光光谱图

3．3 OH荧光强度的相对涨落

3．4 本章小结

4 介质阻挡放电中OH平均相对浓度及OH产生效率

4．1 放电模式

4．2 OH平均相对浓度随外加电压的演化

4．2．1 He等离子体放电中OH主要产生机制

4．2．2 OH平均相对浓度随外加电压的演化

4．3 单位注入功率OH产生效率

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢