常压射频容性氩氮二元混合气体等离子体放电特性的研究

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1、硕士学位论文常压射频容性氩／氮二元混合气体等离子体放电特性的研究CharacteristicStudyonAtmospheric—pressureRadio·frequencyCapacitivelyCoupledAr／N2PlasmaDischarge学21002021完成日期：2Q!墨生垒目2墨目大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他

2、已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：聋疋筮避鳖塾2塾三丑邃延‰簦虹鱼迪缝些塑聋卷作者签名：垒皇日期：鲨!至年上月二1日大连理工大学硕士学位论文摘要大气压等离子体不需要昂贵的真空设备的辅助，能够有效地降低设备投资和维护以及生产成本，并可以实现连续性生产。因此，近年来其在实际的应用中得到了广泛的关注。本文通过射频容性耦合放电的方式，在工作气体注入端采用预激发的技术手段在平板型裸露金属电极中产生了均匀稳定的氩／氮射频辉光放电，得到了具有高浓度活性粒子的低温氩

3、／氮等离子体。我们首先从放电形态上揭示了氩／氮射频辉光放电等离子体的三种不同放电模式，即正常辉光Q放电模式，反常辉光c【放电模式和7／arc：放电模式。给出了不同N2／Ar气体混合比例下，射频辉光放电刚进入到反常辉光旺放电模式和Y／弧放电模式时的临界电压和电流值。并分析了c【放电模式下氩／氮等离子体的电流电压特性(CVC)曲线随氮气含量的变化规律。由于气体放电的电学特性是诊断等离子体的重要依据，我们分别测量了氩／氮射频辉光放电等离子体的阻抗，相位角，电阻和电抗随氮气含量的变化关系。其次，发射光谱法作为诊断等离子体的重要手段，我们利用氮分子的第二正带发射谱线给出了氮分子C态上粒子

4、数的振动态分布函数(VDF)及归一化分布特性(NDC)曲线，实验结果表明：氮分子c态上粒子数的振动分布函数满足玻尔兹曼分布，并计算了氮分子的振动温度约为2216K。另外，利用光化线强度法测定了氮原子的相对浓度随着氮气含量的变化趋势，发现氮原子浓度一致地随氮气含量的增加而上升。最后，对氩／氮等离子体在玻璃表面亲水性改良上的应用进行了初步的研究，并给出了定性的解释。另外，我们对微等离子体射频容性耦合放电的网络匹配中传输线对匹配的影响做了深入和系统的探讨。在徼等离子体射流阻抗匹配的实验中，通过改变连接匹配箱和放电装置之间同轴线的长度和信号源调谐频率大小实现了为射频容性耦合的介质阻挡微

5、等离子体源提供了足够高的谐振电压用以激励和维持等离子体放电的目的。首先，利用阻抗分析仪测量了同轴线的阻抗特性，确立了电容值随长度的变化关系；其次，通过改变信号发生器频率，确立了回路的谐振频率值和同轴传输线长度的依赖关系；最后，发现了在微等离子体源反应器上获得的谐振电压随同轴线长度的变化规律。并从电路原理上通过建立等效电路模型对实验结果进行了分析，给出了满意的解释。实验结果表明：在我们所考察的电源频率范围内同轴传输线呈现容性，并且随着同轴线长度的增加，其电容值线性增加；回路谐振频率和微等离子体源两端电压随着同轴线长度呈递减关系。关键词：大气压射频辉光放电；发射光谱法；振动温度；阻

6、抗匹配常压射频容性氩／氮二元混合气体等离子体放电特性的研究CharacteristicStudyonAtmospheric··pressureRadio·-frequencyCapacitivelyCoupledAr／N2PlasmaDischargeAbstl．actAtmospheric—pressureplasmacarleffectivelyreduceequipmentinvestment，maintenanceandproductioncosts，andcanrealizecontinuousproductionbyeliminationoftheneedforal

7、lexpensivevacuumsystem．Therefore，thereisawidespreadconcelTlforitsapplicationsinrecentyears．Inthispaper,auniformandstableatmospheric-pressureradio—frequencyAt／N2glowdischargewasproducedinaparallelbaremetalplatereactorbymeansofradio—-frequencycapaeit