COST 微型等离子体喷嘴产生的活性氧物种动力学

本研究聚焦于测量 COST 微型等离子体喷嘴中激发分子氧物种 O$_{2}(\text{a}^{1}\Delta_{\text{g}})$ 和 O$_{2}(\text{b}^{1}\Sigma_{\text{g}}^{+})$ 的浓度。由于其高速沉降速率，了解 Ozone 的密度对于测量这些物种至关重要。此外，O$_{2}(\text{a}^{1}\Delta_{\text{g}})$ 因其低发射强度和对等离子体区域背景干扰较敏感，测量困难。因此使用流动细胞可增强 effluent 区域的信号检测。为验证测量结果并改进对反应机制的理解，我们将结果与两种仿真模型进行比较：一种是 0D 插补流动仿真，另一种是 2D 流体仿真。插补流动仿真提供了快速计算时间，适用于估算物种浓度；2D 仿真提供了更真实的流动动力学描述，对正确描述实验趋势至关重要。然而，由于在流动细胞中需要耗费很长时间才能达到平衡状态，2D 仿真计算时间较长，否则会导致与实验数据不符。进一步的差异源于模型对 Ozone 浓度的高估，正如从 O$_{2}(\text{b}^{1}\Sigma_{\text{g}}^{+})$ 密度测量所验证的那样。优化 effluent 区域的反应速率系数可能有助于改善与实验结果的一致性。尽管存在上述局限性，两种仿真模型仍与实验数据基本一致，表明了这些模型在复杂 effluent 几何形态下具有良好的等离子体化学验证性。