新闻资讯

NEWS

公司动态

业界动态

技术支持

等离子清洗系统反应过程体系温度的发射光谱诊断

关键词：

发布时间：

2020-10-12

反应过程的发射光谱诊断：

在等离子清洗系统大气压等离子体中存在着多种化学反应，利用这些化学反应可以合成高附加值化工原料、进行材料表面改性和降解环境污染物。化学反应千变万化，但本质都是通过原子或原子团的重新组合而得到反应产物。等离子体空间富集的电子、离子、激发态原子、分子及自由基等粒子都是极为活泼的反应物种，在化学反应过程中可以有效地改变化学反应路径。光谱诊断技术可以直接得到等离子体中的活性物种的类型和强度，为揭示化学反应机理提供实验依据。

CH4在大气压直流放电等离子体中的主要产物是C2H2。从CH 在大气压直流放电等离子体中的发射光谱图中可以得到在CH4等离子体中存在CH3、CH、H、C2和C活性物种，依据光谱检测结果可以推断CH4在等离子体中直接发生C-H的断裂，CH活性物种是主要的反应中间物种。

体系温度的发射光谱诊断：

在大气压等离子体中，由于探针等诊断技术对等离子体干扰大而无法使用，等离子体的电子温度是难以测量的。然而等离子清洗系统大气压等离子体体系温度可以通过研究气体分子的转动温度实现。采用发射光谱来采集等离子体的气体温度数据是一种比较方便、可行的方法，既不会对放电过程造成影响又可以比较准确地获得放电区的温度。在大气压等离子体中气体密度较高，气体分子和离子的频繁碰撞，不但使得离子转动能级上的粒子数达到平衡，而且与气体分子平动温度达到平衡，分子的转动能和粒子的平动能量达到热平衡的的弛豫时间很短，一般认为放电过程中转动温度和气体温度是接近相等的，因此等离子清洗系统可以通过测量高子的转动光谱来计算转动温度，从而估算等离子体的气体温度。

Spcair是一款以粒子数在能级上的分布满足玻尔兹曼分布为依据计算等离子体光谱的软件，由于其特征参数包括等离子体的各个特征温度，通过比较等离子体实际测量的光谱和计算得到的光谱，可以方便地获得大气压等离子体温度。

为确定等离子体温度，采用光谱技术测量氮分子第二正带N2(C3π)发射光谱并与利用Speair模拟的光谱比较，以确定氯分子的振动温度和转动温度。等离子清洗系统采用大气压介质阻挡放电在放电电压25.4kV、放电频率13.8kHz和N2流量100ml/min条件下获得的氮分子第二正带N2(C3π)发射光谱与模拟的氨分子第二正带发射光谱。从结果图中可以发现拟合光谱与实验光谱非常吻合。通过 Specair可以直接得到在上述实验条件下气体的转动温度是520K，此时等离子体温度也是520K。在同一放电频率下当放电电压分别为30kV和33kV时，等离子体温度为580K和600K。

等离子清洗系统