大气压微波等离子体炬的仿真设计与实验

设计了一个低成本、高稳定性的基于BJ22矩形波导的微波等离子体炬源。整个系统由1～10 kW主频2.45 GHz的磁控管微波功率源、环形器、调谐器和微波反应腔体组成。通过特殊设计的调谐装置,在气体喷嘴处产生高幅值的电场强度,使工作气体电离形成大气压开放式微波等离子体炬。对影响电场强度的几个关键因素进行了仿真,得出各个参数对场强的影响规律;根据仿真参数设计了微波反应腔体,该系统可以在大气压下激发和维持开放的稳定氩气、氦气、氮气和空气等离子体炬。对等离子体炬的基本特性和基本参数进行了研究,验证了设计参数的正确性,讨论了其可扩展性及潜在的工业应用。     

新型大气压微波等离子体炬的仿真研究

设计了一种新型的大气压微波等离子体炬结构。入射主频为2 450 MHz,基于HFSS软件对其进行了仿真研究。在仿真过程中,对该结构的各个参数进行了优化,并得出对场强分布的影响规律。结果表明,探针的使用对腔内场分布有很大影响。根据优化参数对微波等离子体炬进行了仿真模拟,在等离子体发生腔产生了高幅值的电场强度,品质因数达到2×104,可以在大气压下激发等离子体。     

常压微波等离子体炬装置的模拟与设计

 介绍了一台低成本的常压微波等离子体炬设备,给出了该设备构造及喷嘴的设计思路,分析了各种气体的非磁化微波等离子体的击穿电场强度,数值求解了设备中矩形TE103谐振腔中的电磁场分布,应用高频电磁场模拟分析软件HFSS优化了喷嘴在波导中的具体位置,并对优化后喷嘴周围的电场分布进行了模拟。模拟结果表明：微波输入有效功率为500 W,喷嘴伸出矩形波导1 mm时,喷嘴尖端处的电场强度在1.2×10⁶ V·m^-1以上,远大于氩气的击穿电场强度,更易于等离子体炬的激发。实验结果证明了模拟结果的正确性和装置的有效性。     

常压微波等离子体炬装置的模拟与设计

介绍了一台低成本的常压微波等离子体炬设备,给出了该设备构造及喷嘴的设计思路,分析了各种气体的非磁化微波等离子体的击穿电场强度,数值求解了设备中矩形TE103谐振腔中的电磁场分布,应用高频电磁场模拟分析软件HFSS优化了喷嘴在波导中的具体位置,并对优化后喷嘴周围的电场分布进行了模拟。模拟结果表明：微波输入有效功率为500 W,喷嘴伸出矩形波导1 mm时,喷嘴尖端处的电场强度在1.2×106 V·m-1以上,远大于氩气的击穿电场强度,更易于等离子体炬的激发。实验结果证明了模拟结果的正确性和装置的有效性。     

大气微波等离子体炬装置设计及实验研究

大气微波等离子体矩具有无电极放电污染、无需昂贵真空设备和易于连续化加工等特点,具有广阔的应前景.本文设计了一套基于BJ26波导的微波能利用率高、稳定性好的大气微波等离子体装置.该装置由最高输出功为800W的2.45GHz程控微波源、调配系统、波导谐振腔和耦合天线组成.利用加装游标卡尺的接触式短路活塞,微波反射面位置进行...     

常压微波等离子体炬的模拟及硫化氢处理

对常压微波等离子体炬装置及H2S废气的处理进行了研究。介绍了一种具有特殊喷嘴结构的微波等离子体炬装置,模拟了不同喷嘴结构下谐振腔中微波电场的强度及分布,在此基础上,进行了H2S废气处理的实验研究。结果表明:采用新型喷嘴结构在喷嘴尖端产生的电场强度和分布更利于等离子体炬的激发,微波功率为500 W时,喷嘴尖端处的电场强度在1.5×106 V/m以上,远大于氩气的击穿电场强度,能有效地激发等离子体炬;当H2S气体与Ar气体流量比为10∶90,总流量为1000mL/min,微波功率为1000 W时,H2S的转化率最大达91.32%;大气微波等离子体炬能有效地处理H2S废气。实验结果证明了模拟结果的正确性和装置的有效性。     

大气压等离子体炬电子密度的光谱诊断

利用空心针-板放电装置产生了大气压等离子体炬,采用光谱法测量了其内部及表面的电子密度. 向空心针中通入氩气,在大气环境中产生了长度为1cm的等离子体炬.实验分别测量了Hα谱线和ArⅠ(696.54nm)谱线,通过反卷积方法分离出其相应的Stark展宽,并由此计算了电子密度.结果发现,采用Hα谱线和ArⅠ(696.54nm)谱线Stark展宽计算得到的等离子体的电子密度分别为1.0×10¹⁵cm^－3和3.78×10^{15关键词： 等离子体炬 电子密度 气体温度 Stark展宽}     

稀土元素La,Nd,Pr和Eu的微波等离子体炬（MPT）发射光谱

应用微波等离子体炬（ＭＰＴ）对稀土元素Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ和Ｅｕ溶液作了摄谱研究。本文介绍了实验方法，得到合适的摄谱条件和主要结果。     

大气压等离子体实验演示仪

以大气压放电等离子体在生物医学、环境保护、新能源以及飞行器流动控制等新兴领域的应用为背景,开发了面向国内高校等离子体物理实验教学的实验演示仪器.该仪器包括等离子体激励器、疯狂的火焰和等离子体音箱3个部分.     

垂直入射电磁波在大气压非平衡等离子体层中的传播特性

用数值模拟的方法对大气压非平衡等离子体薄层中,不同的电子密度分布对微波反射、吸收和透射的影响进行了研究。所采用的理论分析方法是分层模型和镶嵌不变原理。计算中考虑了微波在子层间的多次反射和吸收。数值结果表明,对于电磁波的吸收来说,等离子体中具有二次分布的电子密度,其效果要高于线性分布10%左右;而对于反射来说,线性分布效率更高。功率反射系数随波长的增大而增大,功率吸收系数A也不是单调的,当电子密度不变时,A存在一个峰值,随着电磁波波长的增加而增加,达到最大值后,缓慢降低。     

大气微波等离子体射流处理H2S废气

利用大气微波等离子体射流(MPJ)技术对H2S气体进行了处理研究。考察了温度、微波功率、载气(Ar)流量及气源总流量对H2S分解效率的影响。实验结果表明,为了有利于H2S的处理,必须将温度控制在一定范围之内;随着微波功率和载气流量的增加,H2S分解率均是先增加后减小;随着气源总流量的增加,H2S分解率逐渐降低。当H2S与Ar气体流量比达到10∶90,总流量为1000 mL/min,微波功率为1000 W时,H2S的分解率达到最佳值91.32%。对处理后得到的固体物质进行拉曼（Raman）光谱和X射线衍射分析（XRD）分析,结果表明回收得到的固体物质为纯度极高的硫。     

Basic characteristics of an atmospheric pressure rf generated plasma jet

A plasma jet has been developed which operates using radio frequency (rf) power and produces a stable homogeneous discharge at atmospheric pressure. Its discharge characteristics, especially the dependence of stable discharge operating range on the feed gas, were studied, and the electric parameters such as RMS current, RMS voltage and reflected power were obtained with different gas flows. These studies indicate that there is an optimum range of operation of the plasma jet for a filling with a gas mixture of He and O_2. Two "failure" modes of the discharge are identified. One is a filamentary arc when the input power is raised above a critical level, another is that the discharge disappears gradually as the addition of O_2 approaches 3.2%. Possible explanations for the two failure modes have been given. The current and voltage waveform measurements show that there is a clear phase shift between normal and failure modes. In addition, I－V curves as a function of pure helium and for 1% addition of oxygen have been studied.     

一种大气微波环形波导等离子体设备

微波等离子体相对其它等离子体而言有很多的优点,具有极高的工业应用价值。但在大气条件下,大体积的微波等离子体较难获得。为达到产生该种微波等离子体并将之应用的目的,特设计了一台环形波导反应腔设备并从事了等离子体激发的相关研究。介绍了该设备的设计思路,给出了常用的非磁化微波等离子体工作气体的击穿曲线,通过软件仿真得到了反应腔内的电场分布,并陈述了微波等离子体反应的基本现象。结合试验的结果,证明了软件仿真的正确性和装置的有效性。目前,该装置可在大气压下顺利激发一定体积的氦、氩等离子体。     

Characterization of a non-thermal plasma torch in streamer mode and its effect on polyvinyl chloride and silicone rubber surfaces

In this study, a non-thermal plasma torch in steamer mode was characterized to apply for surface modification in ambient air. The plasma source is a central rod-ring configuration based on DBD operation. Mixture of Ar/air gases was passed through the hollow Copper rod. A home-built high voltage generator at 18.8 kHz was employed to ignite the plasma. Electrical features of plasma torch were studied and different regions of plasma were examined using optical emission spectroscopy to explore the reactive species that result in efficient treatment. The surfaces of polyvinyl chloride (PVC) and silicone rubber (SIR) films were treated by the cold plasma torch. Contact angle measurement shows the improvement of surface hydrophilicity and wettability. Analysis revealed that the surface energy of the films increases indicating their activation after plasma treatment. This process is attributed to increasing the polar component of the surface energy.