文 献 综 述

1 概述

等离子体又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，它广泛存在于宇宙中，通常被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态。等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。等离子体物理的发展为材料、能源、信息、环境空间，空间物理，地球物理等科学的进一步发展提新的技术和工艺。

介质阻挡放电(简称DBD)又叫无声放电，基于其放电机理，设计出等离子体射流实验装置，其放电机理如下图所示。由于射流是一种典型的非平衡交流电气放电，可以实现大气压条件下的放电，因此射流等离子体有着广泛的应用前景。它是由电源驱动两极板放电并在放电间隙插入阻挡介质的气体放电形式，在外部电场的作用下，电子崩发展的速度很快并迅速向阳极移动，空间电荷产生的电场大大畸变了间隙上的外加电场的分布，畸变的电场进一步促进电子崩的发展，在放电空间产生大量的光电离和二次电子崩，二次电子崩和主电子崩汇合，在放电空间产生流注放电区。在流注放电阶段，放电空间充满随即分布的暂态流注，流注区域迅速向阴极发展，最终形成贯穿放电空间的高电导率的丝状放电通道。由于阻挡介质的存在，限制了放电电流的自由增长、阻止极间火花或弧光的形成，从而在间隙中形成稳定的放电。

图1 介质阻挡放电原理示意图

当前对等离子体射流的研究主要利用电压和电流探头测量放点电压电流波形，利用数码相机进行发光图像拍摄技术获得发光强度空间分布以及放电的演变规律，为电气诊断方法。该方法无法得到放电空间主要活性粒子的种类和含量，而在生物医学、杀毒消菌等应用领域，放电空间的粒子信息及变化规律又有着重要作用。因此，研究放电空间的粒子种类及含量的光谱法就显得尤为重要。

光谱分析是依据某一种物质成分对电磁波的吸收特性而进行的定性、定量的分析技术。由于光谱分析技术具有分析速度快、精度高、结果稳定、无破坏等优点，在化工、农业、医学等领域得到越来越广泛的应用。基于光谱分析原理的遥感技术，若为现代信息技术的重要支柱，不仅继续在国防、国土资源调查、农业、气象等领域得到广泛应用，而且应用领域在不断扩大，与人类日常生活的关系也越来越密切。

2 射流特性

大气压等离子体射流的一种最常见的形式就是介质阻挡放电(简称DBD)，又叫无声放电，是一种典型的非平衡交流电气放电。根据介质阻挡放电的原理可将它分成激励电源和放电电极两部分。激励DBD的电源形式大体可分成四类：直流(DC)电源，包括恒稳态连续电源和脉冲电源；交流(AC)电源，及频率小于等于100KHZ；射频（RF）电源，频率在100KHZ至100MHZ之间；微波(MW)电源，放电电极是平板结构，也可以是针板或同轴结构。

当等离子体达到热力学平衡或局域热力学平衡或局部热力学平衡时，处于同种原子或离子的两个能级E_n和E_m上的粒子数满足玻尔兹曼分布，有如下关系：