平板电极的大气压纳秒脉冲等离子发射光谱是什么

（文章来源：普乐斯）

在大气压条件下获得较大尺度非平衡等离子体的方法分为两类：其一是增加放电的表面与体积比值，使放电产生的热量得到及时释放，从而让放电远离热平衡状态；其二是缩短放电的弛豫时间，通过控制单次放电的持续时间，使放电的持续时间小于等离子的热转换时间，导致等离子体热效应不明显，避免了等离子体热不稳定性的发展，而纳秒脉冲放电是作为控制放电弛豫时间最为有效的手段，近年来被大量地利用于产生低温非平衡等离子体。今天就与大家探讨平板电极的大气压纳秒脉冲等离子发射光谱究竟是什么样的？

利用高压纳秒脉冲电压代替传统的正弦交流电源驱动DBD，可以在更大的电极间隙、气体成分、电压频率等参数变化范围内产生均匀非平衡等离子体。上下两图为利用可调节脉宽的高压双极性纳秒脉冲驱动在大气压空气中产生的板-板电极结构的均匀DBD等离子体，其中电极间隙分别为2mm和4.5mm。

从图中可以看出，在较小电极间隙下，脉宽为20~200ns的双极性脉冲均可驱动产生均匀放电等离子体，作为对比，相同条件下由正弦驱动产生的放电则呈明显的丝状放电模式。在较大电极间隙下，较短的脉宽更有利于在大气压空气中获得均匀放电。当脉宽为20ns时，均匀放电可以在高达4.5mm的电极间隙下产生，但是随着脉宽的增加，放电的均匀性逐渐下降。当电压脉宽为200ns时，放电间隙内出现了明显的丝状放电通道，气体的击穿模式转为流注放电模式。

板-板电极结构的双极性脉冲DBD发射光谱与相同条件下针-板电极结构放电类似，但是，当放电为均匀放电模式时，由于等离子体中电子能量低于流注放电等离子体，直接电离并激发基态氮分子形成的激发态氮分子数目较少，氮分子离子第一负带较为微弱。上图为指数坐标下板-板电极结构等离子体发射光谱，实验中脉冲峰值电压和脉冲重复频率分别控制在26kV和150Hz，电极间隙为2mm。

由于采用了指数坐标，光谱中微弱的信号将被放大显示，有利于对氮分子离子的第一负带的观察。尽管如此，该谱带仍难以分辨，因此，从电子能量角度讲，当前条件下获得的大气压纳秒脉冲DBD是均匀的。
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