納秒脈衝水中電暈放電基礎物理化學特性的研究

《納秒脈衝水中電暈放電基礎物理化學特性的研究》是依託華中科技大學，由楊勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：納秒脈衝水中電暈放電基礎物理化學特性的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：楊勇
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

水中放電電漿近年由於其在生物醫學、環境等領域的套用引起了國內外研究者的極大興趣。其中水中納秒脈衝電暈放電由於其放電溫度低、能量利用率高、電極燒蝕小等特性而受到格外的關注。本課題將針對脈衝半高寬在8-100納秒之間的水中放電電漿的物理化學特性開展基礎研究工作，搭建水中放電實驗平台，通過高速示波器、ICCD相機、高解析度光譜儀手段對不同時刻放電參數（極性、脈寬、頻率等）、電漿形態、溫度、電子密度、自由基相對濃度等信息進行時間平均和時間分辨診斷，並在實驗基礎上建立納秒脈衝水中電暈放電中關鍵自由基（OH，H，O等）產生和淬滅機理的模型，加深對納秒高壓脈衝水中放電物理機制方面的認識，探索自由基生成的控制技術。該研究不僅在水中放電電漿領域具有重要的理論價值，而且也可為利用這種新型電漿進行水中污染物降解的工藝方案設計與最佳化提供實驗基礎和指導。

結題摘要

高壓脈衝電漿液相放電的研究始於20 世紀初，早期研究的推動主要來源於高壓絕緣領域。至今大量高壓器件仍依賴於各類液態介質為其提供不同部件間的絕緣和保護。近十餘年來，水中放電電漿近年由於其其放電溫度低、能量利用率高、電極燒蝕小等特性而在生物醫學、環境等領域引起了國內外研究者的極大興趣。本課題針對脈衝水中放電電漿的物理化學特性開展基礎研究工作，通過搭建水中放電實驗平台，利用高速示波器、ICCD 相機、高解析度光譜儀手段對不同時刻放電參數、電漿形態、發射光譜等信息進行了時間平均和時間分辨診斷，定量分析了水中放電流注長度、形態與激勵電脈衝半高寬的關係，發現了當有氣泡存在時水介質被擊穿時的直接放電模式和沿面放電模式，利用雷射誘導螢光技術對電漿與水接觸時OH自由基的分布進行了檢測，並在實驗基礎上對脈衝水中電暈放電中關鍵自由基產生進行了建模，加深了對納秒高壓脈衝水中放電物理機制方面的認識。在上述理論研究的指導下，設計搭建了新型針孔式放電裝置，並首次提出利用納秒脈衝水中放電發射光譜進行水中痕量污染物的測量，為此類污染物的實時線上測量提供了全新的途徑。總體來說，該項目的開展不僅在水中放電電漿領域具有重要的理論價值，而且也為利用這種新型電漿進行水中污染物檢測和降解的工藝方案設計與最佳化提供了實驗基礎和指導。