脉冲调制频率对氦射频大气压等离子体射流特性的影响

本工作研究了 50 Hz–10 kHz 范围内脉冲调制频率对氦射频大气压等离子体射流基本特性的影响。利用光学成像、发射光谱和热诊断等多种诊断手段，研究了调制频率对等离子体射流放电行为、几何变化、活性物种发射以及等离子体参数（气体温度 Tg、电子激发温度 Texc 和电子密度 ne）的影响。实验观察到，与较高调制频率相比，在低脉冲调制频率（约 50 Hz）下运行等离子体射流可获得更大的等离子体尺寸、更高的电子密度以及更强的活性物种（如 He I、O、OH、N2+ 等）光学发射。除功耗较低外，调制等离子体射流的气体温度比连续波模式低三倍，使其应用更具优势。此外，还讨论了占空比（D）和施加射频功率（P）对等离子体射流特性的影响。发现 10–40% 占空比运行提供最有利的属性。更重要的是，通过在 10–20% 占空比下提高施加功率，克服了射频等离子体射流中等离子体长度较短的问题。本工作对氦大气压射频等离子体射流在宽范围脉冲模式运行参数下进行了详尽表征，有助于为各类工业与生物医学应用选择合适的运行条件。