双频驱动常压冷等离子体射流的光谱特性研究

常压冷等离子体射流装置因其成本相对低廉，且有着广泛的应用前景，而日益引起人们的关注，它既具有传统大气压放电体系载能粒子密度高、系统结构设计空间大等优点，又具有低气压放电等离子体的低温特点，但其放电的机理还未被充分认识，双频驱动下的等离子体特性研究更是处于起步阶段。鉴于此，本项目拟采用双频激发的方式来产生常压冷等离子体射流，研究不同频率组合对等离子体的影响，为不同应用要求下，驱动源的频率选择和搭配提供参考，为常压冷等离子体射流装置的灵活调控提供新的思路和方法。利用时间分辨的发射光谱技术对等离子体的放电动力学及其重要参数的时空演化特性进行研究。利用发射光谱法，对等离子体中的反应基团进行探测，研究放电条件对反应基团形成的影响。由此，为常压冷等离子体射流装置的参数优化和应用研究提供理论依据和技术支持。

常压冷等离子体射流装置是目前国际上低温等离子体领域研究的热点之一。它既具有传统大气压放电体系载能粒子密度高、系统结构设计空间大等优点，又具有低气压放电等离子体的低温特点。本项目采用双频激发的方式来产生常压冷等离子体射流，研究了不同驱动频率及频率组合对等离子体的影响。利用发射光谱技术对等离子体的放电动力学及其重要参数的时空演化特性进行了研究。利用发射光谱法，对等离子体中的反应基团进行了探测，研究了放电条件对反应基团的影响。本项目的研究表明，驱动频率为kHz量级的大气压等离子体射流和驱动频率为MHz量级的射频大气压等离子体射流有着明显不同的放电特性。用kHz量级的低频和MHz量级的射频共同驱动的双频大气压冷等离子体射流则可以将两者的优点结合起来。利用双频激发的方法还能扩大α模式放电的参数调控范围，α模式放电对于实际应用有着很重要的意义。利用发射光谱技术还获得了这种等离子体的电子激发温度、电子密度等关键特性参数，并对其中的原子分子过程进行了诊断，研究了等离子体中的一些基团随放电参数的演化。对Ar/C2H5OH、Ar/CH3OH、Ar/N2/CH3OH及Ar/CH3COCH3大气压冷等离子体射流中C2、CH、CN、OH等基团的演化行为进行的研究表明，放电电压、气体成分等多种放电参数对等离子体中的基团演化都有调制作用。此外，这种等离子体技术在薄膜制备方面也进行了一些应用研究，利用扫描电子显微镜等多种诊断手段对得到的薄膜进行了分析。将原子分子物理的研究方法应用于等离子体的研究，能够从微观层面上更好地认识等离子体，更好地了解等离子体中的各种原子分子过程，从而更好地了解等离子体的机理和特性，这对于不断优化和开拓低温等离子体的应用领域具有重要意义。本项目的研究可以为不同应用要求下，驱动源的频率选择和搭配提供参考，为大气压冷等离子体射流的等离子体参数及活性基团的灵活调控提供新的思路和方法，为这种离子体装置的参数优化和应用研究提供理论依据和技术支持。