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等离子体射流与水分子作用后可以明显提高·OH等物质的含量,·OH自由基作为等离子体中的强氧化性物质,在生物医学和灭菌中具有广泛的应用。另外,水分子既可以由工作气体中混入也可来源于射流周围环境含水量两个方面,所以应分别予以研究。同时考虑到水分子电负性特点,会吸附电子和光子等,这对等离子体射流的传播产生影响,例如射流长度会变短。本文基于以上两个方面,分别对工作气体中混水对含预电离辅助微空心阴极空气放电和周围环境含水对氩等离子射流的影响进行研究。首先,使用针-环电晕放电的预电离形式,搭载微空心阴极主放电结构,研究了电压、气流量、含水量、预电离功率对等离子射流的长度、温度以及NO、·OH、O的发射强度的影响;同时通过紫外吸收光谱法研究了稳态产物O3变化规律。实验发现,在有预电离的条件下,射流的长度会变长,射流温度会升高,在功率不变条件下,适当降低微空心阴极放电的电压,射流长度减小不大,温度也增加不大。产物方面,NO和·OH两者只出现在微空心阴极放电的直流模式下,而O在自脉冲模式和直流模式下都有。NO的发射强度在有预电离的条件下,会相应的降低,但·OH、O原子的发射的强度在有预电离的条件下都有所增加。另外,随着含水量的增加,·OH发射强度会增加,相应的O原子发射强度会先减少后变大,而NO的发射强度与之相反。稳态产物O3只在无预电离、低电压条件下才能检测到。虽然在上述结构中可以通入含水量较高的工作气体,但在Ar气中增加含水量会影响放电的稳定性,因此可以通过改变环境含水量来调控氩等离子射流的·OH含量。同时结合光谱法、接触角测试、光电子能谱分析、扫描电镜研究了环境含水量、等离子体参数、聚四氟乙烯材料表面亲水性之间的关系。实验结果表明,在环境含水量从2.3mg/L增加到9.5mg/L的过程中Ar等离子体放电稳定性不会受到影响。在含水量为6mg/L条件下,电子激发温度和Ar的亚稳态都达到峰值,这导致·OH密度达到最大值为4×1015 cm-3。同时材料表面的O/C比例达到最大值、材料表面也更粗糙,接触角可降低到最小值37度左右。另外,实验观察到,在高含水量条件下接触角要低于含水量为2.3mg/L条件下的值,虽然在含水量为9.5mg/L条件下,·OH密度要更小,但是在此条件下材料的刻蚀效果要高于含水量为2.3mg/L。总之,通过调控环境含水量对Ar等离子体射流提高材料表面亲水性效率具有促进作用。