微波等離子體OH自由基的光腔衰蕩光譜診斷.pdf

1、自由基一般被認為是引發(fā)各種化學反應過程的重要活性物種，而低溫等離子體可產(chǎn)生大量活性物種，引發(fā)一系列在常規(guī)手段下難以進行的物理-化學過程，因此對等離子體中自由基的濃度進行原位定量診斷就成為研究和改進等離子體工藝，探索等離子體中基元物理-化學過程的重要手段。由于等離子體中自由基具有很高的反應活性，因而濃度較低，這就需要采用靈敏度較高的診斷技術(shù)。光腔衰蕩光譜技術(shù)是上世紀八十年代末興起的一種全新的激光吸收光譜技術(shù)。與傳統(tǒng)的吸收光譜技術(shù)相比，光腔

2、衰蕩光譜技術(shù)具有極長吸收程和對光源光強波動不敏感兩大優(yōu)點，因此具有極高的探測靈敏度，特別適合痕量物質(zhì)的檢測。本論文將光腔衰蕩光譜技術(shù)與微波放電技術(shù)相結(jié)合，對微波放電等離子體產(chǎn)生的OH自由基進行光腔衰蕩光譜原位定量測量。實驗中利用OH基電子態(tài)(X2Пi)v'=2←v"=0泛頻譜帶，求得OH電子基態(tài)振動基態(tài)不同轉(zhuǎn)動能級上的粒子數(shù)分布，計算了OH自由基的數(shù)密度，通過玻爾茲曼圖解法對OH的轉(zhuǎn)動溫度進行了計算，考察了OH自由基數(shù)密度隨氣壓和放電功

3、率的變化情況。結(jié)果表明：在H2O/N2放電條件下，微波功率為500 W時，氣壓由5 Torr升至30 Torr，則OH自由基數(shù)密度先增加后減少，并在15 Torr時出現(xiàn)最大值；氣壓為15 Torr時，數(shù)密度隨微波功率的升高而增加。當體系中加入少量的O2或He時，OH自由基數(shù)密度分別在3％(O2)和1％(He)出現(xiàn)極值。另外，本文也對腔增強吸收光譜技術(shù)進行了初步的實驗，結(jié)果表明：腔增強吸收光譜具有較高的靈敏度，而且具有實驗簡單，易于操作的