[發(fā)明專利]利用SDBD和發(fā)射光譜檢測OH濃度的實(shí)驗(yàn)裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710124013.3
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN106872417B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王文春;趙紫璐;楊德正;袁皓;張麗;王森
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63;G01N21/67
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 趙連明

一種利用SDBD和發(fā)射光譜檢測OH濃度的實(shí)驗(yàn)裝置及方法,屬于等離子技術(shù)領(lǐng)域。主要由環(huán)形線?線式SDBD發(fā)生器(1)，電源系統(tǒng)(2)，供氣系統(tǒng)(3)，紫外光源系統(tǒng)(4)，和發(fā)射光譜診斷系統(tǒng)(5)組成。由納秒脈沖電源激勵產(chǎn)生沿面介質(zhì)阻擋放電等離子體，利用紫外光源和發(fā)射光譜技術(shù)，檢測等離子體中OH自由基絕對濃度的。在檢測OH絕對濃度時，首先檢測僅紫外光的發(fā)射光譜，再檢測紫外光通過放電等離子體區(qū)域后的發(fā)射光譜，最終計(jì)算得到OH自由基的絕對濃度。本發(fā)明可以解決傳統(tǒng)技術(shù)檢測活性物種絕對濃度時，操作復(fù)雜、設(shè)備昂貴等缺點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于等離子體技術(shù)領(lǐng)域。特別是涉及一種由納秒脈沖電源或正弦交流電源，激勵產(chǎn)生沿面介質(zhì)阻擋放電等離子體，利用紫外光源和發(fā)射光譜技術(shù)，檢測等離子體中OH自由基絕對濃度的實(shí)驗(yàn)裝置及方法。

技術(shù)背景

近年來，放電等離子體由于其在材料改性、殺毒滅菌、污染物處理等方面的大量應(yīng)用，得到了廣泛的關(guān)注和研究。在裝置簡易、應(yīng)用便捷的大氣壓空氣放電中，放電等離子體能夠產(chǎn)生大量的活性氮基團(tuán)和活性氧基團(tuán)，如N₂(C)、N₂(B)、N₂(A)、OH、O、O₃等。這些活性物種，尤其是活性氧基團(tuán)中的OH等，在污染物處理和殺毒滅菌中起到了重要作用。因此，對于活性物種的絕對濃度檢測是等離子體應(yīng)用中的重要一環(huán)。活性物種的檢測手段主要有激光誘導(dǎo)熒光、光腔衰蕩光譜、發(fā)射光譜等，其中，光腔衰蕩光譜則可以探測等離子體中活性物種的絕對濃度，而激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)可以利用強(qiáng)激光器使等離子體基態(tài)粒子激發(fā)，從而探測基態(tài)粒子的存在。激光誘導(dǎo)熒光同樣可以探測活性物種的絕對濃度，但在檢測前需要進(jìn)行復(fù)雜的標(biāo)定。同時，這兩種技術(shù)存在設(shè)備昂貴、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)。而發(fā)射光譜技術(shù)是非探入式在線診斷技術(shù)，可以簡單、便捷的檢測等離子體中存在的活性物種，且在診斷前并不需要復(fù)雜的光路校準(zhǔn)和標(biāo)定等工作。同時，OH自由基主要產(chǎn)生于紫外帶，能夠良好的吸收紫外光。因此，本發(fā)明旨在提供一種利用發(fā)射光譜技術(shù)和紫外光源，檢測放電等離子體中OH活性物種絕對濃度的實(shí)驗(yàn)裝置及方法。

介質(zhì)阻擋放電是產(chǎn)生放電等離子體的一種常見方式，介質(zhì)阻擋放電通常有兩種基本結(jié)構(gòu)，即體積介質(zhì)阻擋放電(VDBD和沿面介質(zhì)阻擋放電(SDBD。VDBD通常由電極、介質(zhì)板、氣體間隙組成，微放電通道從一個電極產(chǎn)生，穿過氣體間隙后到達(dá)另一電極，從而形成放電等離子體。而SDBD通常并不存在氣體間隙，高壓電極和地電極分別存在于介質(zhì)材料兩側(cè)，放電沿介質(zhì)板表面產(chǎn)生。由于沿面放電的等離子體區(qū)域集中，比起體積放電，沿面放電具有較高的能量效率，且能夠產(chǎn)生較多的活性物種。同時，由于沿面放電產(chǎn)生于介質(zhì)板表面，SDBD的放電區(qū)域可以更好地控制。因此，本發(fā)明中的待檢測OH自由基由沿面介質(zhì)阻擋放電等離子體產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決檢測活性物種絕對濃度技術(shù)復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴、等離子體區(qū)域不集中、不易受控制等問題，本發(fā)明提出了利用SDBD和發(fā)射光譜檢測OH濃度的實(shí)驗(yàn)裝置及方法。

本發(fā)明提供了一種利用SDBD和發(fā)射光譜檢測OH濃度的實(shí)驗(yàn)裝置，主要由環(huán)形線式SDBD發(fā)生器，電源系統(tǒng)，供氣系統(tǒng)，紫外光源系統(tǒng)，和發(fā)射光譜診斷系統(tǒng)組成；放電等離子體由電源系統(tǒng)激勵，在環(huán)形線式SDBD發(fā)生器中產(chǎn)生，由供氣系統(tǒng)提供放電的氣體氛圍并保持一定的氣體組分和流速，由紫外光源系統(tǒng)提供光源，發(fā)射光譜診斷系統(tǒng)進(jìn)行在線光學(xué)診斷。