脉冲流光放电激发解离H2O分子的动力学过程

采用色散荧光光谱、时间分辨光谱和空间分辨光谱方法, 在标准大气压(1.013×10⁵ Pa)下, 对以N2气为载气的H2O蒸气脉冲流光放电等离子体激发解离反应动力学过程进行了实验研究. 将所得色散荧光谱归属于N2(C3∏u→B3∏g)、·OH(A2∑+→X2∏)、H(n=3→n=2)的辐射跃迁; 并对N2*、·OH*、H*三种活性粒子的指纹灵敏谱线(337.2、308.4、656.5 nm)荧光信号进行了时间分辨测量. 结果表明,·OH*和H*荧光信号分别滞后N2*荧光信号7.4 ns 和17.6 ns, 由此推断H2O分子的激发解离通道为: H2O分子与高能电子发生非弹性碰撞激发, 被激发到第一激发电子态的高振动能级, 然后自解离成激发态的·OH*自由基和基态的H原子. 空间分辨测量结果表明, 在距负电极0.5 mm附近, 活性荧光粒子浓度最高, 正好对应流光放电的负辉区, 该区域电子温度和电子浓度最高, 更有利于活性粒子的产生.     

脉冲流光放电激发解离H2O分子的动力学过程

采用色散荧光光谱、时间分辨光谱和空间分辨光谱方法,在标准大气压(1.013×105 Pa)下,对以N2气为载气的H2O蒸气脉冲流光放电等离子体激发解离反应动力学过程进行了实验研究.将所得色散荧光谱归属于N2(C3∏u→B3∏8)、·OH(A2 ∑=→X2∏)、H(n=3→n=2)的辐射跃迁;并对N2*、·OH*、H*三种活性粒子的指纹灵敏谱线(337.2、308.4、656.5 nm)荧光信号进行了时间分辨测量.结果表明,·OH*和H*荧光信号分别滞后N2*荧光信号7.4 ns和17.6 ns,由此推断H2O分子的激发解离通道为:H2O分子与高能电子发生非弹性碰撞激发,被激发到第一激发电子态的高振动能级,然后自解离成激发态的·OH*自由基和基态的H原子.空间分辨测量结果表明,在距负电极0.5 mm附近,活性荧光粒子浓度最高,正好对应流光放电的负辉区,该区域电子温度和电子浓度最高,更有利于活性粒子的产生.     

H2O/N2脉冲流光放电和介质阻挡放电发射光谱比较

本文采用脉冲流光放电和介质阻挡放电两种放电形式分别获得了H2O / N2等离子体的发射光谱。 OH荧光辐射在两种放电等离子体中均出现,而Ha荧光辐射仅存在于脉冲流光放电等离子体中。实验还对脉冲流光放电条件下H、OH 荧光信号进行了时间分辨测量,结果显示Ha荧光信号滞后OH荧光信号约10 ns。根据时间分辨测量结果以及水分子离解的相关文献,实验判断等离子体内水分子离解的主要产物是基电子态的H原子和OH自由基,Ha荧光辐射源于快电子对H原子的次级碰撞激发。介质阻挡放电等离子体的放电脉冲宽度较窄,不能对基态 原子进行有效地次级碰撞激发,所以H2O / N2介质阻挡放电等离子体发射光谱中没有出现Ha荧光辐射。实验结论证实放电脉冲宽度对放电等离子体内次级碰撞激发过程有影响。     

大气压空气脉冲流光放电等离子体发射光谱分析

在大气压条件下采用尖-尖电极放电系统得到了稳定的放电等离子体, 并应用发射光谱方法对放电等离子体进行了实验研究。等离子体发射光谱呈现连续谱背景迭加分立谱的形式。连续谱背景来源于放电等离子体内轫致辐射和复合辐射过程; 分立谱归属为N2 C3∏u →B3∏g , N+, N, O的荧光辐射。N+荧光辐射对应的上能级电子组态为2s22p(2P0)3p和2s22p(2P0)3d, 能级高度介于20 eV和23.6 eV之间。实验还结合时间分辨光谱技术, 对放电等离子体中N2(336.8 nm)、N+(500.5 nm)、N+(399.7 nm)荧光信号进行时间分辨测量。结果表明, N2(336.8 nm)荧光首先出现, N+(500.5 nm、399.7 nm)荧光同时产生, 且滞后N2(336.8 nm)荧光约25 ns。根据时间分辨测量结果和相关参考文献, 文章对放电等离子体中N+的生成通道进行了分析。