CH分子束的强度与CH4/He混合配比的关系及CH(A2△)振转温度的计算

为了获得CH分子束及其相关特性,以氦气为载气,利用直流脉冲放电技术产生了CH分子束.实验记录了放电时间相对于脉冲分子束不同延时CH光谱信号强度的变化,放电相对延时为460μs左右获得最大的信号强度.研究了在保持CH4/He总气压3 atm和放电电压-4 kV不变的条件下CH分子束强度与不同配比的关系,建立了理论模型,对实验数据进行了理论拟合,拟合曲线与实验结果符合较好,配比为1%(甲烷与氦的气压比为1:99)左右能够维持较稳定的放电现象和较强的放电强度而获得较强的CH自由基束流.在这一配比下对CH(A2△-X2П)(0,0)带发射光谱进行探测和分析,获得CH(A2△)转动温度和振动温度分别为2455 K和4575 K,并估计此时每个脉冲中大约包含1013～1014个CH自由基.     

OH分子束产生及其相关特性研究

以Ar为载气,采用直流脉冲放电,产生了OH超声分子束,研究了实验参量对实验结果的影响,并建立了理论模型,较好地解释了实验现象.对OH(A2Σ-X2Π)(0,0)带发射光谱强度分布进行了测量与分析,获得实验条件下的振动温度与转动温度分别为4170 K与3075 K.     

甲醇交流放电产物的光谱研究

利用浓度调制光谱技术测量甲醇交流放电分解产物的发射光谱,在300～700 nm之间主要观测到激发态CO分子的B 1Σ+—A1Π Angstrōm跃迁带、激发态CH分子430 nm附近的A 2Δ—X 2Π跃迁带系和390 nm附近的B 2Σ-—X 2Π跃迁带系以及CHO(329.82 nm),CH₂O(369.8 nm),CH₃O(347.8 nm),H（巴末耳线系）的发射谱线。通过光谱强度分析得到,CO激发态B 1Σ+的振动温度达1 638 K,CH激发态A 2Δ的振动和转动温度分别为4 200和1 100 K。改变放电电压和样品气压,测量CO,CH和H的发射光谱强度的变化关系,发现增加放电电压或减少样品气压,CO（B 1Σ+）和H(656 nm) 的发射光谱强度比CH(A 2Δ)发射光谱强度增加得快,从而进一步讨论了甲醇交流放电解离通道和产氢机制。     

一个产生瞬变物种的脉冲放电/激光溅射分子束装置

建立了一套用于产生瞬变物种的脉冲放电超声分子束装置, 并以N2气为例, 对脉冲放电电压、相对于脉冲阀的时间延迟、放电频率以及气压等因素对发光特性的影响等进行了研究, 从转动谱线轮廓估算出分子束可将转动温度冷却在30 K以下.     

LIPS技术测量CH_4/空气预混火焰温度

简述了激光诱导偏振光谱技术的测温原理和实验方法,并利用激光诱导偏振光谱技术测量了常压CH4/空气预混火焰的温度分布。该技术灵敏度高,且不受碰撞猝灭的影响,适于诊断各种实际的燃烧过程。通过研究激光能量与信号强度的关系,获得了激光功率密度与信号强度的关系曲线以及实验中的最佳激光功率密度;记录并测量了燃烧场中OH分子A2∑＋-X2Π（0,0）跃迁带中P 1（2）和Q 1（8）两条吸收线的强度,用双线法计算了相应的温度,给出了CH4/空气预混火焰中不同化学配比条件下燃烧场温度的空间分布,实验结果与CARS的测量结果吻合较好。     

A1等离子体与甲醇团簇的反应

利用激光烧蚀-分子束法(LA-MB)对激光烧蚀金属铝靶产生的Al等离子体与脉冲分子束超声膨胀产生的(CH3OH)n团簇在气相条件下的反应进行了研究.烧蚀激光相对于脉冲分子束之间的延时不同,观测到团簇离子序列及团簇尺寸的变化,反映出脉冲分子束状态对反应条件及激光烧蚀等离子体状态的影响.在激光烧蚀发生于脉冲分子束的前段,主要反应产物为Al (CH3OH)n,但团簇尺寸较小;在烧蚀发生于脉冲分子束的中段,主要产物为H (CH3OH)n,团簇尺寸增大,强度减弱;在烧蚀发生于脉冲分子束的后段,观测到尺寸更大的水合质子化团簇H (H2O)m(CH3OH)n.结合团簇离子速度分布的特征,对团簇的产生机理进行了讨论.     

发射光谱法研究甲基环己烷燃烧时激发态自由基时间历程

采用三组单色仪探测系统,测量了甲基环己烷在高温反射激波作用下瞬态燃烧反应过程中三种激发态自由基OH*,CH*和C*₂的特征光辐射,得到了激发态自由基时间历程和光辐射相对强度随温度的变化规律。反射激波温度1 200～1 700 K,激波压力1.5 atm,甲基环己烷摩尔分数0.1%,当量比1.0。在点火燃烧初始阶段三种自由基几乎同时产生,自由基持续时间随着温度的升高而变短。相同温度下CH*和OH*自由基持续时间大于C*₂自由基,在1 400 K以下C*₂自由基发光消失。OH*和CH*自由基发光强度在T<1 400 K时对温度变化不敏感,而在T>1 400 K时CH*自由基峰值随温度快速增长,C*₂和OH*峰值随温度增大比较平缓。将实验结果和化学反应机理模拟结果进行了对比,实验获得的OH*自由基时间历程在低温时和机理预测结果吻合较好,但在高温时有一定差异。CH*自由基时间历程在高温与机理结果吻合较好,在低温时机理预测结果CH*自由基持续时间要长于实验结果。实验测得的结果为含激发态物种化学反应动力学机理的验证和优化提供了依据。     

■H自由基LIF光谱研究

利用脉冲高压直流放电技术产生■H超声分子束,以纳秒染料激光二倍频输出(282 nm)作为激发光源,通过LIF光谱测量方法,获得了O.HA2Σ+-X2Π(1,0)带转动分辨激发荧光谱,并通过对谱线强度分布的分析和计算,得到X2Π态O.H的转动温度为(30±1)K;通过对A2Σ+-X2Π(1,1)带及(0,0)带跃迁的荧光衰减时间谱测量,拟合得出O.H激发态A2Σ+(v′=1)及X2Π(v″=0)的寿命分别为(637±6)和(675±13)ns。     

正癸烷燃烧反应中OH,CH和C2自由基的瞬态发射光谱

采用ICCD瞬态光谱测量系统和加热激波管,在点火压力2.0atm,点火温度1 100～1 600K,当量比1.0,燃料摩尔分数1.0%条件下,实时测得了正癸烷/氧气/氩气燃烧过程的瞬态发射光谱,光谱范围200～850nm。结果显示燃烧过程中主要发射光谱带归属于小分子中间产物OH,CH和C2自由基,光谱强度的变化反映了燃烧过程中三种自由基浓度的变化历程;正癸烷燃烧过程中光谱强度峰值之比大于同为链烷烃的正庚烷相应OH/CH峰强度之比,揭示出两种链烃燃烧反应机理有较大差异。实验还获得了正癸烷燃烧过程中能显示谱带转动结构的CH和C2高分辨特征发射光谱。实验结果对了解正癸烷燃烧性质和验证正癸烷燃烧反应机理很有意义。     

一套产生瞬态物种的脉冲放电及其光谱探测的分子束装置

建立了一套用于产生瞬变物种的脉冲高压放电分子束装置 ,以 N2 气为例 ,对高压脉冲放电过程和整个荧光采集系统的工作效率进行了研究 ,从 N2 气的振动光谱中得到其激发态的振动温度为 2 2 5 7K。     

用于产生瞬态物种的脉冲放电及其光谱探测的分子束装置

建立了一套用于产生瞬变物种的脉冲高压放电分子束装置,以N2气为例,对高压脉冲放电过程和整个荧光采集系统的工作效率进行了研究,从N2气的振动光谱中得到其激发态的振动温度为2 257 K.     

JP-10点火延时的激波管研究

在预加热激波管上测定了JP-10的点火延时时间．采用高精度真空仪直接测定注入激波管中JP-10蒸气压力，获得了JP-10气相浓度，解决了高碳数碳氢燃料点火延时激波管实验时管壁吸附影响燃料气相浓度确定的困难．采用压力传感器、单色仪和光电倍增管记录得到了完整的点火过程引起的压力变化和OH或CH自由基发射强度变化．自由基发射信号作为诊断点火发生的手段．当实验压力为151?556 kPa，温度为1000?2120 K，JP-10摩尔百分比为0.1%?0.55%，化学当量比为0.25、0.5、1.0、2.0时，获得了点火延时时间与实验温度、JP-10浓度、O2浓度的依赖关系，结果还表明，高温区和低温区呈现出不同的依赖关系．     

激光溅射Cu等离子体与气相CH3CN团簇的反应

用激光溅射 -分子束技术研究了Cu等离子体与乙腈团簇的气相反应 .观察到Cu+ (CH3 CN) n、CH2 CN+ (CH3 CN) n、H+ (CH3 CN) n 和CH3 CHCN+ (CH3 CN) n 四个种类的团簇离子 .考察了等离子体作用于脉冲分子束的不同位置 ,对团簇产物的种类和尺寸大小的影响 .实验结果表明 ,Cu+ (CH3 CN) n 是由Cu+ 与乙腈团簇直接缔合而成 ,CH2 CN+ (CH3 CN) n、H+ (CH3 CN) n 主要是激光等离子体中的电子与乙腈团簇碰撞电离产生的 ,而CH3 CHCN+ (CH3 CN) n 是由乙腈团簇离子内的离子 分子反应生成的 .     

用于产生瞬态物种的脉冲放电及其光谱探测的分子束装置

建立了一套用于产生瞬变物种的脉冲高压放电分子束装置，以N2气为例，对高压脉冲放电过程和整个荧光采集系统的工作效率进行了研究，从N2气的振动光谱中得到其激发态的振动温度为2257K。     

LIPS技术探测CH4/空气火焰中的OH自由基

论述了激光诱导偏振光谱技术的基本原理,实验方法及其对燃烧场的测量结果.利用光谱扫描方法获得了A2∑ -X2Ⅱ(0,0)跃迁带系列吸收谱线及P1(2)谱线的线型轮廓.测量了CH4/空气预混火焰不同化学配比、不同空间位置OH自由基的相对分布.实验中通过设计精密旋转调节装置有效提高了信噪比.     

小型空心阴极等离子体电子枪实验

基于空心阴极效应和低压辉光放电原理,设计了一种小型空心阴极等离子体电子枪并进行了实验研究,在低气压下获得了稳定的空心阴极辉光放电,测量电子枪放电结果表明:在空心阴极中加入灯丝热子可明显降低放电气压;电子束电流的大小随放电电压增大而增大,受气体气压影响较小;在气压2Pa,放电电压10kV,脉宽4μs脉冲下放电,可得到脉宽为2μs,电流为600mA的电子束。     

CN红带A 2Пi-X 2Σ+(6, 1)和(7, 2)带振转光谱研究

通过微量CH3CN(36 Pa)与He(660 Pa)混合气体交流Penning辉光放电获得CN自由基分子, 采用光外差-磁旋转-浓度调制光谱技术, 在可见光波段16 850～17 480 cm-1进行了转动分辨光谱测量, 分别标识了CN分子红带A 2Пi-X 2Σ+(6, 1)和(7, 2)138条和118条的转动光谱(其余光谱为C2自由基及CN红带(8, 3)带光谱). 理论拟合分子常数时考虑电子态间的微扰作用, 采用有效哈密顿量矩阵对角化获得了A 2Пi(ν=6, 7)态更精确的分子常数及电子态A 2Пi(ν=7)与 X 2Σ+ (ν=11)之间的微扰常数ξ, η, 总体拟合方差均小于实验误差0.007 cm-1, 表明拟合结果是非常精确的.     

线形C5H自由基A2Δ电子态的自选轨道分裂和寿命展宽

重新研究了C₅H和C₅D自由基A²Δ-X2Π电子吸收谱带. 利用乙炔/氦混合气脉冲直流放电产生的碳氢等离子体制备气相C5H和C5D自由基,利用光腔衰荡光谱记录碳氢等离子体束的直接吸收光谱. 与之前工作相比,实验光谱的波长校准得到了改进. 通过对实验光谱的分析,首次实验确定了C₅H自由基A²Δ电子态的自旋-轨道分裂常数为-0.7(3) cm^-1. 这为标识A2￠电子态的提供了有力的实验证据. 通过对谱带寿命展宽的分析,A²Δ电子态的寿命估测为1.6±0.3 ps.     

气流对氮气介质阻挡放电气体温度及放电模式的影响

利用光谱测量和高速照相的方法,对大气压氮气介质阻挡放电进行了研究.在气流的帮助下,2mm气隙中的均匀放电可以长时间得以维持.根据放电电流波形和1μs曝光时间的放电图像,这种均匀放电被判定为汤森放电.用氦氖激光器对实验中所用的光谱仪带来的谱线轮廓展宽进行了标定,并将得到的仪器展宽数据输入Specair软件,计算了不同气体温度下氮分子二正系0—2谱带的谱线轮廓.通过用计算谱线轮廓去拟合实验谱线轮廓,确定了氮分子的转动温度并将其近似为气体温度.结果表明:大气压氮气介质阻挡汤森放电并不能使气体温度大幅上升(ΔTg≤50K),气体温度的小幅上升不会引起热不稳定性而导致放电发展成为细丝放电.气流确实可以降低放电气体温度,但这不是使汤森放电得以维持的原因.通过比较加入气流前后的放电光谱可知,气流降低了气隙中杂质氧的含量,使得更多的氮分子亚稳态N2(A3Σu+)的寿命延长到下一次放电的起始时刻,为汤森放电提供了必需的大量种子电子.     

激光烧蚀Al等离子体与甲醇团簇反应中 (CH3OH)nCH3O－的形成

激光烧蚀-分子束(LA-MB) 法是研究金属离子与分子团簇反应的有效方法。在气相条件下,用飞行时间质谱观测到激光烧蚀Al等离子体与脉冲分子束超声膨胀产生的甲醇团簇碰撞反应生成的(CH3OH)nCH3O－(n=3~23)团簇负离子。实验发现,此序列的团簇负离子主要生成于烧蚀激光作用于脉冲分子束的后段,(CH3OH)3CH3O－离子强度始终远远大于其后的离子,并且这些离子随尺寸大小的分布变化平缓。结合量化计算,在B3LYP/6-31G(d)水平上得到(CH3OH)nCH3O－(n=1~4)的可能几何构形,并推断(CH3OH)3CH3O¯为一幻数结构。