【摘 要】
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气体放电产生的非平衡等离子体广泛应用于生物医学和工业生产等领域,如灭菌、伤口愈合、薄膜沉积、表面刻蚀、材料改性以及辅助燃烧等。纳秒脉冲放电可在常压且开放环境内产生非平衡等离子体,设备结构简单,已得到广泛应用。CF4同时作为工业气体和强温室气体,在其等离子体应用中,常有气份比例作用和尾气处理等诸多问题。本文选取同轴管状介质阻挡针环电极,对Ar/CF4混合气体进行纳秒脉冲放电,研究大气压下不同放电条件
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气体放电产生的非平衡等离子体广泛应用于生物医学和工业生产等领域,如灭菌、伤口愈合、薄膜沉积、表面刻蚀、材料改性以及辅助燃烧等。纳秒脉冲放电可在常压且开放环境内产生非平衡等离子体,设备结构简单,已得到广泛应用。CF4同时作为工业气体和强温室气体,在其等离子体应用中,常有气份比例作用和尾气处理等诸多问题。本文选取同轴管状介质阻挡针环电极,对Ar/CF4混合气体进行纳秒脉冲放电,研究大气压下不同放电条件所产生等离子体的特性,以期为常压下CF4等离子体的表面处理和废气处理等提供一定理论解释和实验支持。本文的具体内容如下:第一,重新集成高压脉冲源,并重点设计脉冲电源的复位电路,使输出的上升沿压缩至100 ns左右。结合光谱仪的采集时间和脉冲电流的产生时间,设计光谱仪的触发控制时序,实现了对单次脉冲放电光谱的实时采集。第二,通过拍摄气体放电的发光图像,测量点火电压和脉冲电流,并同步采集其放电的发射光谱,探究大气压下电压、针环间距和气体成分比对Ar/CF4放电等离子体特性的影响。实验发现,掺入CF4后放电管中的颜色由冷白色转暖黄色。Ar/CF4混合气体的点火电压随CF4比例的增大而升高,Ar和F原子的谱线强度随脉冲电压的增大而增强。此外,Ar/CF4放电的光谱中存在CF3基团和F原子的特征谱线,说明纳秒脉冲放电分解了强温室气体CF4。第三,利用玻尔兹曼斜率法计算了Ar/CF4等离子体的电子激发温度,采用非类氢原子Ar的stark展宽计算了电子密度。当CF4体积分数为4%,针环间距为5 mm时,Ar/CF4等离子体的电子温度（1.5 eV）呈最大值,相应的电子密度为1.54×1014 cm-3。此外,Ar/CF4等离子体显著地改善了聚酰亚胺薄膜的表面亲水性。
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