大气压低温等离子体射流特性的研究

发布时间：2017-06-14 17:17

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【摘要】：大气压低温等离子体射流是近年来兴起的一种新型的等离子体技术,是利用流场和电场的作用,使放电区域产生的等离子体从管口喷出,并在周围的大气中形成定向的流动及进一步的放电。由于射流具有宏观温度低,活性粒子浓度高,装置简单容易操作等优点,因此在环境保护,材料改性,以及生物医学等领域具有广阔的应用前景,受到国内外学者的广泛关注和研究。本文以正弦电压驱动的Ar射流和Ne射流为研究对象,运用各种光电探测手段对射流的特性、射流的调控控制以及射流的相关应用进行了细致的研究。首先,研究了Ne,Ar两种射流的长度、温度、光谱、放电波形等基本特性。研究结果表明：外加电压的增加会导致射流长度的增加,但当电压较大时,由于空气的影响以及放电对射流的扰动,射流的长度增加缓慢甚至变短。射流的宏观温度接近室温,电子激发温度小于1.5×10。K,并且它们均随着外加电压的增加而增加。射流的光谱包含工作气体和空气两类谱线,并且谱线的相对强度在不同放电阶段,不同位置会有差异；结合射流的图像、工作气体的摩尔分数分布等,研究了射流内部的物质作用以及和空气之间的交互影响,发现Ar各谱线强度的不同衰减速率以及射流中OH自由基谱线的产生及减弱的原因,都和空气参与放电有关。正弦高压驱动下,射流的产生是一种多脉冲放电,并且在电压的正半周期和负半周期放电大致相当无明显不同。其次,研究了脉冲调制对射流的作用。研究结果表明增加调制脉冲,射流的长度基本保持不变或变化微弱,而射流中主要粒子的强度均随着调制占空比的增加线性增强：但随着调制频率的增加,Ar射流和Ne射流的表现不同。脉冲调制,特别是调制占空比可以在射流长度保持不变的情况下,线性调控射流中的活性粒子数,为等离子体射流的可控应用提供了一定的发展空间。最后,对实验中产生的等离子体射流进行了相关的应用尝试,发现射流可以有效的增加材料表面的亲水性,不同的材料和不同位置的射流处理,具有不同的最佳处理时间。
【关键词】：大气压低温等离子体射流 射流长度 温度 光谱 放电波形 脉冲调制
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O53;O358
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 大气压低温等离子体射流8-11
• 1.2 大气压低温等离子体射流的国内外研究状况11-16
• 1.2.1 特性研究11-14
• 1.2.2 应用研究14-16
• 1.3 本文的主要工作及研究意义16-18
• 第二章 实验装置及测试方法18-22
• 2.1 实验电源及放电测量系统18-20
• 2.2 图像采集及光谱测量系统20
• 2.3 温度测量系统20-22
• 第三章 射流特性研究22-38
• 3.1 长度特性研究22-26
• 3.1.1 外加电压对射流长度的影响22-24
• 3.1.2 气流速率对射流长度的影响24-26
• 3.2 温度特性研究26-27
• 3.3 光谱特性研究27-35
• 3.3.1 Ar等离子体射流的光谱研究27-32
• 3.3.2 Ne等离子体射流的光谱研究32-35
• 3.4 放电特性研究35-36
• 3.5 本章小结36-38
• 第四章 等离子体射流的优化38-46
• 4.1 无脉冲调制时的等离子体射流38-39
• 4.2 脉冲调制时的等离子体射流39-44
• 4.3 本章小结44-46
• 第五章 等离子体射流的初步应用研究46-50
• 5.1 聚乙烯表面处理46-47
• 5.2 铝板表面处理47-48
• 5.3 本章小结48-50
• 第六章 总结与展望50-52
• 6.1 本文总结50-51
• 6.2 未来展望51-52
• 致谢52-54
• 参考文献54-58
• 作者简介58

【参考文献】

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本文编号：450028