低电压下氮气放电的发射光谱分析

摘要：

建立了一套直流放电产生氮气等离子体装置，该装置以碳纳米管修饰 ITO 电极为阳极，铝平板为阴极，两极间距～80μm。在室温低电压（低于150 V）对氮气进行气体放电，利用发射光谱法对氮气放电过程中的活性物种进行了诊断研究。在直流电压下，观测到氮气发射光谱中能量最强最清晰的谱带 N2（C 3Πu ），强度比较弱的 Gaydon’s Green 带系 N2（H 3Φu-G3Δg ），以及820 nm 附近氮原子的发射谱线（4p-4 p 0），发现氮分子的亚稳态是导致一系列激发态氮原子和氮气电离的主要因素，与交流电下（1．1 kV）产生的发射光谱相比，直流电下氮原子谱线光谱较强，且在500～800 nm 范围检测到一个宽的分子谱带。考察了氧气与氢气对氮气发射光谱的影响，氧气对氮气的激发态有猝灭作用，使氮气发光强度降低，但其发射光谱图的谱型相似，都检测到氮气的第二正带系、Gaydon’s Green 带系及氮原子谱线。当氮气与氢气的体积比为1∶1时，氮气的第二正带系及 Gaydon’s Green 带系都会受到很大的影响，说明加入的氢气可抑制氮等离子体激活，导致氮气的发光强度明显减弱，Gaydon’s Green System 消失不见。碳纳米管修饰的 ITO 电极能使击穿电压降低，在10 V 的低电压下，通过光电倍增管可观察到气体弱电离产生的光信号。

关键词：氮气、气体放电、发射光谱、低电压

分类号：O433.4(光学)

资助基金：2012年大学生创新创业训练计划项目S12022;陕西省自然科学基础研究计划项目2013JQ2005;国家自然科学基金项目21003099

在线出版日期：2015-04-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：791-795