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(rèn)為是引發(fā)各種化學(xué)反應(yīng)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(jìn)行的物理-化學(xué)過程，因此對(duì)等離子體中自由基的濃度進(jìn)行原位定量診斷就成為研究和改進(jìn)等離子體工藝，探索等離子體中基元物理-化學(xué)過程的重要手段。由于等離子體中自由基具有很高的反應(yīng)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(jì)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(zhǎng)吸收程和對(duì)光源光強(qiáng)波動(dòng)不敏感兩大優(yōu)點(diǎn)，因此具有極高的探測(cè)靈敏度，特別適合痕量物質(zhì)的檢測(cè)。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(duì)微波放電等離子體產(chǎn)生的OH自由基進(jìn)行光腔衰蕩光譜原位定量測(cè)量。實(shí)驗(yàn)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(dòng)基態(tài)不同轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)上的粒子數(shù)分布，計(jì)算了OH自由基的數(shù)密度，通過玻爾茲曼圖解法對(duì)OH的轉(zhuǎn)動(dòng)溫度進(jìn)行了計(jì)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(shí)，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(shí)出現(xiàn)最大值；氣壓為15 Torr時(shí)，數(shù)密度隨微波功率的升高而增加。當(dāng)體系中加入少量的O2或He時(shí)，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(duì)腔增強(qiáng)吸收光譜技術(shù)進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：腔增強(qiáng)吸收光譜具有較高的靈敏度，而且具有實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單，易于操作的