大气压等离子体射流中羟基与氧原子的诊断及优化

作     者：岳远富 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：卢新培

授予年度：2017年

学科分类：07[理学] 070204[理学-等离子体物理] 0702[理学-物理学] 

主      题：大气压低温等离子体射流 激光诱导荧光光谱 羟基 氧原子 等离子体射流源 

摘      要：大气压低温等离子体射流可以在开放的空间产生接近室温的等离子体,结构简单,操作灵活,富含各类活性粒子,在材料领域,生物医学领域有可观的应用前景,受到了国内外学者的广泛关注。本文应用激光诱导荧光光谱技术,对大气压低温等离子体射流中产生的两种重要的活性氧基团(羟基,氧原子)进行了诊断,研究了荧光标定方法,密度分布特性,时空演变规律等内容,并提出若干优化密度的手段。本论文的主要内容如下:1.采用高时空分辨的单光子吸收激光诱导荧光技术研究等离子射流中羟基(OH)的二维密度分布。采用动态衰减化学模型标定等离子体射流中OH绝对密度;发现了OH自由基的环形特性分布;研究了气流对OH自由基环形特性的影响;研究了OH自由基密度受放电和气流参数的影响及其时空演变特性;提出了采用多环的结构优化羟基密度的方法并应用生物灭菌实验佐证。2.采用高时空分辨的双光子吸收激光诱导荧光技术研究等离子体射流中氧原子(O)的密度分布。应用Xe在不放电的条件下比较相似跃迁过程实现绝对密度标定;首次发现了O原子的环形特性分布;研究了O原子密度受放电和气流参数的影响及其时空演变特性;研究了O原子的产生效率随电极距离的变化规律;提出了采用合适放电装置及种子气体浓度优化O原子密度的方法。3.总结了目前国际上常用的五类等离子体射流源,并就其活性氧基团(OH自由基/O原子)产生特性进行了研究;研究了标准条件下各类等离子体射流中OH自由基及O原子的绝对密度分布;探究了各类等离子体射流装置活性粒子产生效率与驱动源参数和气体组分的关系;发现采用裸针电极结构和双环电极结构的等离子体射流可以更高效的产生羟基与氧原子,为等离子体射流的应用提供了指导。