大气压氦氩混合气体介质阻挡放电电学和光谱特性研究

李 雪，林靖松，郭伊彤，霍伟刚，王玉新，夏 洋

辽宁师范大学物理与电子技术学院，辽宁 大连 116029

引 言

大气压介质阻挡放电(dielectric barrier discharge，DBD)不需要在真空条件下运行，设备成本及运行成本较低，在生物医学、纺织品改性、纳米粉末制备等多个领域有着广泛的应用[1-3]。在实际应用中，放电均匀性是重要的影响因素，与放电模式密切相关。近年来，国内外学者对放电模式进行了大量的研究[4-8]。Dong等[4]观察到各种放电斑图。Bruggeman等[5]等研究了丝状放电模式。Kogelschatz[6]讨论了丝状放电产生机制。Trunec等[7]和Brandenburg等[8]研究了气体种类、电源频率等对模式转化的影响。已报道的放电模式研究所用介质主要是石英玻璃、陶瓷、聚四氟等，而聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene teraphtalate，PET)对DBD模式影响的研究相对较少。

发射光谱(optical emission spectroscopy，OES)法是等离子体的重要诊断技术，具有非探入、设备简单等优点[9-10]，常用于大气压DBD特性的研究。Bruggeman等[11]利用OES确定等离子体气体温度。Zhang等[12]发现脉冲DBD的氮气分子转动温度随峰值电压增加而升高。Laux等[13]利用OES研究了光谱谱线的斯塔克展宽，得到等离子体的电子密度。Nie等[14]报道了峰值电压、脉冲频率对脉冲线板DBD的OH发射光谱的影响。Kanazawa等[15]利用OES确定了活性物种的种类。但目前OES很少用于PET DBD特性的研究。

本文在PET介质间隙产生了大气压氦氩混合气体放电等离子体。利用电学诊断和OES技术研究了氩气含量对PET DBD模式、氩原子谱线强度和电子激发温度的影响，并给出相应的物理解释。

1 实验部分

大气压DBD实验装置如图1所示。放电发生在两个圆形紫铜平板电极(直径：40 mm)之间，每个电极都覆盖一个圆形PET介质(直径：50 mm，厚度：0.35 mm，相对介电常数：3.2)。……