空气—氩气冷却ICP：有机溶液分析的工作条件及检出限研究

研究了冷却气含50%空气的ICP中,MIBK溶液里金属元素不同性质谱线的信背比与入射功率、观察高度、冷却气流量及冷却气中空气含量等工作条件的关系。测定了8种元素12条谱线的检出限并与氩有机ICP中相同谱线的检出限进行比较。另外还测定了在引入MIBK溶液的情况下,空气-氩气ICP中心通道的激发温度。结果表明,具有中等激发能的谱线在含50%空气的空气-氩气有机ICP中的检出限优于氩气有机ICP中的检出限。     

ICP-AES法测定铜基摩擦材料中合金成份

本文拟定了应用ICP光源分析铜基摩擦合金材料的方法。试验了基体干扰、溶液酸度影响和合金成份间的相互干扰,选定了最佳工作条件,一次溶样,可同时测定Pb、Sn、Fe、Zn四种合金成份,相对标准偏差为1.44-2.64%,与化学法的对照分析结果吻合。一、实验部分1.仪器装置及工作条件ICP-D型高频发生器,频率31±4兆赫,工作线圈2匝。低气流三同心石英炬管,冷却气10升/分,等离子气1升/分,载气压力1.8公斤/厘米~2(约0.65升/分)。不去溶直接进样。"V"型同心气动雾化器,双层雾室。     

大气压冷等离子体射流灭活子宫颈癌Hela细胞

研究了大气压冷等离子体射流对子宫颈癌Hela细胞的灭活机制. 在倒置显微镜下观察不同等离子体处理条件下的细胞形态, 并通过中性红吸收测试定量测定各个条件下的细胞存活率. 将功率维持在18 W, 在900 mL/min 氩等离子体中添入氧气的百分含量分别为1%, 2%, 4% 和8%的条件下处理Hela细胞, 探讨活性气体氧气在惰性气体氩气中的百分含量对Hela癌细胞灭活效率的影响, 发现添加2%氧气时, 氩/氧等离子体灭活效果最佳, 处理180 s后细胞存活率可降至7%. 当继续添加氧超过2%时, 灭活效果逐渐减弱, 直至8%时, 其效果反而不如单纯氩等离子体. 通过测量等离子体发射光谱, 结果表明活性氧自由基在癌细胞灭活过程中可能起关键作用. 关键词： 大气压冷等离子体射流 Hela癌细胞 存活率 发射光谱     

非平衡感应耦合等离子体流场与电磁场作用机理的数值模拟

以航天领域中研究再入飞行器热防护系统的感应耦合等离子体(inductively coupled plasma, ICP)风洞为研究对象,通过流场-电磁场-化学场-热力场-湍流场多场耦合求解研究ICP风洞流场与电磁场的分布特性及其相互作用机理.数值模拟中,基于热化学非平衡等离子体磁流体动力学模型准确模拟了空气ICP的高频放电、焦耳加热、能量转化、粒子内能交换等过程,通过多物理场耦合计算模拟得到了100 kW级ICP风洞内空气等离子体的电子温度、粒子数密度、洛伦兹力、焦耳加热率、速度、压强、电场强度的分布规律.研究结果表明:在感应线圈区靠近等离子体炬壁附近,等离子体流动处于热力学非平衡状态;洛伦兹力对感应线圈区空气粒子的动量传递和电子热运动起着控制作用.     

在低温等离子体及低能离子作用下PET表面氮的XPS研究

经X射线光电子能谱(XPS)分析,在空气等离子体和氩等离子体作用下,(PET)表面上结合了不同的氮化合物。特别是在氩等离子体作用5min以后,N₁₅出现双峰,表明PET表面上结合了氮的氧化官能团。通过低能氮离子和氩离子轰击PET表面的实验,证明这种N₁₅双峰结构不是低能离子单独作用引起的。 关键词：     

ICP微等离子体射流在快速成形制造中的应用

本文开展了大气压甚高频感应耦合(ICP)微等离子体射流的特性与应用研究.在150 MHz甚高频,功率为90 W条件下获得温度高达上千度的温热等离子体射流,射流长度近3 cm.随着气流量的增加射流将呈现层流到湍流的转变,长度先增后减;而功率对于射流长度的影响存在着一个上限,当等离子体吸收的能量与扩散损失的能量达到平衡时,射流长度将达到最大.利用这种ICP微等离子体射流进行了微尺寸金属铜的快速成形制造,得到了球冠状和柱状铜金属件.在扫描电子显微镜下观察到沉积物表面最小颗粒尺寸远小于铜粉颗粒;X射线衍射结果显示沉积物表面存在弱氧化物峰,这是沉积过程中空气被射流卷入所致.     

氩-碳-硅等离子体热力学性质和输运系数计算

计算了广温度范围(300—30000 K)和广压力范围(0.1—10 atm, 1 atm=101.325 k Pa)下,不同混合物比例、碳和硅蒸气浓度的局域热力学平衡(LTE)和化学平衡(LCE)的氩-碳-硅等离子体组分、热力学性质和输运系数.等离子体气相平衡组分使用质量作用定律计算,同时凝聚相组分采用相平衡的方法计算.输运系数的计算包括黏度、电导率和热导率,使用拓展到高阶近似的Chapman-Enskog方法.采用文献中较新的数据得到了较为准确的碰撞积分,导出了Ar-C-Si等离子体的输运系数.结果表明,在相变温度以下,凝聚态物种的引入导致Ar-C-Si等离子体的热力学性质、输运系数与纯Ar等离子体接近,在相变温度点则会产生不连续点.压力、碳/硅蒸气浓度和比例对等离子体热力学性质和输运系数具有较大影响.最终计算值与文献数据对比符合良好,有望为氩-碳-硅等离子体传热流动数值模拟提供基础数据.     

利用ICP法测定ZnMgO薄膜的Mg组分

利用电感耦合等离子体(ICP)装置对分子束外延(MBE)法在Sapphire衬底上生长的Zn_1-xMg_xO薄膜的Mg组分进行了测试. 经理论分析，得到使用1次和2次检量式所确定的Zn_1-xMg_xO薄膜中的Mg组分的差异. 将采用1次检量式的ICP测定与EPMA测定结果进行对照，表明当Mg组分x≤0.5时二者的测试结果相当一致，由此证明ICP测试结果的正确性. 关键词： ZnMgO薄膜 Mg组分 分子束外延(MBE) 电感耦合等离子体(ICP)     

氩气/空气ICP放电现象研究和基于H_β光谱展宽的微波干涉电子密度诊断方法

闭式腔体ICP是解决飞行器等离子体局部隐身的可行方案,其电子密度Ne在电磁波入射方向上的分布是影响其电磁波衰减效果的关键因素。对此,开展了在30.8cm×30.8cm×5.8cm石英腔体内的ICP放电实验,通过实验研究了空气/氩气ICP的E-H模式跳变的物理现象,通过测量得到了空气/氩气环状ICP的宽度和覆盖面积比例随电源功率变化的规律,并给出了上述实验现象的理论解释。为了得到平面型ICP的电子密度在微波入射方向的分布,提出基于Hβ光谱展宽的微波干涉分布诊断法,分别对平面真空腔室内空气/氩气ICP的电子密度在电磁波入射方向上的分布进行了诊断,通过H_β(486.13nm)Stark展宽拟合和微波干涉过程分别获取电子密度分布函数的两项参数,得到了电子密度分布随放电功率变化的曲线。实验可得到电子密度范围为0.5×10~(11)~3.2×10~(11) cm~(-3)的环状ICP源,实验结果表明,ICP的电子密度受气体种类,射频功率影响较大,峰值电子密度接近ICP的中心位置,通过比较发现,氩气的电子密度较高,有效拟合区域较窄,空气的有效拟合区域较宽,覆盖面积较大。     

等离子体气流量对ICP光源工作状态及分析性能的影响

本文从ICP形成的难易程度、炬管的冷却效果,ICP工作状态的变化,分析性能的差异等方面,观察和讨论了等离子体气流量的影响。一、前言 ICP光源的工作状态和分析性能与实验参数的选择有着密切的关系。Fassel认为:如果能够合理选取频率、炬管尺寸和气流模式以保证样品有效地注入等离子体的中心通道,那么剩下来的主要的工作参数就是功率、载气流量和观测高度。以前我们曾对上述三个工作参数进行过实验,但关于等离子体气流的影响并未进行过详细的观察。     

直流纯氩层流等离子体射流的长度变化

采用主要由阴极、阳极以及介于阴极和阳极之间的中间段组成的直流非转移式电弧等离子体发生器,在大气压条件下,比较系统地研究了纯氩层流等离子体射流的长度随着弧电流、气体流量以及发生器结构而变化的规律。结果表明:层流射流的长度随弧电流和工作气流量的增加而增长;层流向湍流流动转变的临界气流量值随弧电流增大而提高;在发生器的伏安特性呈大梯度变化的情况下,射流长度随弧电流的变化幅度增大。     

层/湍流等离子体射流波动特性实验研究

本文应用电压传感器、光电倍增管及水冷皮托管,对产生射入空气中的纯氩层流和湍流等离子体射流的弧电压波动、发生器出口处的射流光强波动以及沿射流轴线的滞止压力波动进行了测量。结果显示层流等离子体射流各参数的波动幅度远小于湍流射流的对应值;弧电压的波动幅度随气流量的变化明显,但随电流的变化很小;弧电压的波动幅度与其平均值之比随电流增加呈下降的趋势。     

小型壁稳氩弧紫外-真空紫外光源的研究

已研制成配有四级差分泵单元的2.5kW小型壁稳氩弧光源.其光谱辐射稳定性和重复性优于±0.5%,一致性优于±1%.其连续光谱分布可用Hofsaess理论计算,准确度达10%.等离子体光谱学诊断表明:氩弧电流40A、气压1.75×10~5Pa时,等离子体温度为12,650K,电子密度为1.29×10~(17)cm~(-3).     

空心针-板电极大气压氩气辉光放电的特性研究

大气压均匀放电等离子体在工业领域具有非常广泛的应用前景,它是利用直流电源激励的空心针-板放电装置,以氩气为工作气体在大气压空气中产生均匀稳定的放电。对氩气流量和气隙间距对辉光放电发光特性的关系进行了研究,结果表明放电所产生的等离子体柱连接两个电极,发光较为均匀(观察不到放电丝)。在板电极附近放电等离子体柱直径最大,最大直径随着电流和气流的增大而增大。放电伏安特性研究发现,与低气压辉光放电相类似,两电极间的电压随着电流的增大而减小,并且随气流和气隙间距的增大而增大。对该大气压直流均匀放电在扫描范围为330～450 nm的光学发射光谱进行分析,获得了放电等离子体的分子振动温度和谱线强度比I_391.4/I_337.1随氩气流量和气隙间距的变化关系。I_391.4/I_337.1均随流量和气隙间距的增大而降低。对等离子体柱的I_391.4/I_337.1沿气流方向(等离子体柱轴向)进行了空间分辨测量,并进行了定性分析,结果表明,振动温度及电子平均能量随着远离空心针口距离的增大而增大。这些结果对大气压辉光放电在工业中的应用具有重要意义。     

双温度氩-氮等离子体热力学和输运性质计算

获得覆盖较宽温度和压力范围内的等离子体热力学和输运性质是开展等离子体传热和流动过程数值模拟的必要条件.本文通过联立Saha方程、道尔顿分压定律以及电荷准中性条件求解等离子体组分;采用理想气体动力学理论计算等离子体热力学性质;基于Chapman-Enskog方法求解等离子体输运性质.利用上述方法计算了压力为0.1, 1.0和10.0 atm (1 atm=101325 Pa),电子温度在300—30000 K范围内,非局域热力学平衡(电子温度不等于重粒子温度)条件下氩-氮等离子体的热力学和输运性质.结果表明压力和非平衡度会影响等离子体中各化学反应过程,从而对氩-氮等离子体的热力学及输运性质有较大的影响.在局域热力学平衡条件下,计算获得的氩-氮等离子体输运性质和文献报道的数据符合良好.     

稠密Ar等离子体不透明度的计算

用屏蔽氢离子模型计算了冲击压缩产生的温度T～1.8 eV,密度ρ～0.0044 g/cm3稠密氩等离子体随光子能量变化的辐射不透明度,并与实验作了比较,探讨了冲击压缩产生的稠密等离子体中自由-自由吸收、束缚-自由吸收和束缚-束缚吸收对不透明度的贡献.计算结果表明,对冲击压缩产生的稠密等离子体,自由-自由吸收对不透明度的贡献非常大,特别当光子能量较低时(hv～2.0 eV )自由-自由吸收为不透明的主要部分,因此较好地计算自由-自由吸收项对冲击压缩产生的稠密等离子体不透明度的研究是非常重要的.     

大气压直流氩等离子体射流工作特性研究

介绍了一种新型大气压直流双阳极等离子喷枪,并对其电特性参数和发射光谱进行了测量.通过对氩等离子体射流的电信号进行时域和频域分析,研究了载气流量和弧电流的变化对射流脉动的影响,结果表明氩等离子体电弧的伏安特性呈上升趋势,射流脉动属于接管模式,电源特性中的交流分量引起的电压波动是影响氩等离子体射流脉动的主要因素. 通过光谱法测量了氩等离子体射流在弧室内和弧室出口的发射光谱,利用玻尔兹曼曲线斜率法计算了射流的激发温度,根据Ar I谱线的斯塔克展宽得到了射流的电子密度,并对等离子体射流满足局域热力学平衡(LTE) 关键词： 等离子喷枪 射流脉动 激发温度 局域热力学平衡     

大气压下石英毛细管内氩等离子体放电的发射光谱诊断

在长度为20 cm的石英毛细管内利用两个边缘锋利的中空的针型电极之间的氩气放电产生了高电子密度的大气压等离子体。利用发射光谱对所获得的等离子体的几个重要参数进行了诊断。利用计算机谱线拟合法合成了300 nm附近OH(A-X)的(0-0)转动谱带并通过与测量谱线的比较确定了等离子体的气体温度,根据H_β谱线Stark展宽法计算了等离子体的电子密度,采用玻尔兹曼曲线斜率法依据测得的有关氩的发射光谱估算了等离子体的电子温度。研究结果表明,这种石英毛细管内弧光放电等离子体的气体温度约为(1 100±50)K;电子密度数量级在1014 cm-3;电子温度约为(14 515±500)K。     

氢氩等离子体中H原子Balmer α谱线超常展宽研究

在新能源的研究中, 氢能成为与太阳能、风能等一样的绿色能源. 分数H原子是在某些特定催化物(如Ar⁺)的作用下, 基态H原子可以向比基态能级更低的分数主量子数能级跃迁, 同时释放出大量能量. 通过对氢氩等离子体H原子Balmerα 谱线超常展宽的规律性进行研究, 探讨这种伴随着大量能量释放的含H等离子体反应的存在性. 研究结果表明: 利用空心阴极放电管证实高能H原子的存在并首次发现超常展宽与氢氩配比的关系符合催化反应的特点; 通过比较研究的方法, 在实验上寻找加强含H等离子体反应的途径, 得到了更加清晰的H原子Balmerα 谱线超常展宽(半高展宽达到0. 245 nm). 关键词： 氢氩等离子体 H原子超常谱线展宽 氢能     

感应耦合等离子体刻蚀p-GaN的表面特性

研究了p-GaN材料经感应耦合等离子体(ICP)刻蚀后的表面特性，并用不同的方法对刻蚀表面进行处理.利用原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)对刻蚀样品进行分析，并在样品表面制作Ni/Au电极，进行欧姆接触特性的测试.实验结果表明了NaOH溶液处理表面对改善材料表面和欧姆接触特性是比较有效的.