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摘 要

本文从放电单元、放电单元组合方式、接地方式和配气方式四个方向出发设计出了两种气液放电装置的可行方案。放电单元采用针状电极和射流结构，可以有效降低击穿电压、提高活性成分的产生率。放电单元间的距离为2cm，兼顾了放电稳定性和放电功率。实验中直接接地和间接接地方式的采用，探究了接地方式对放电模式转变以及电学和光学特性的影响。多段气阀式和多孔气室式配气方式均可起到平缓气流的作用。

在探究装置的放电特性时，发现装置在空气环境下的放电反应比在氧气环境下的放电反应更为剧烈。等离子体射流的温度会加快液相的挥发，使水分子逸散到空气中，从而使放电产物中H_α的浓度更高。放电反应之后的溶液具有杀菌消毒作用是因为放电产物与水分子反应会生成大量羟基自由基等活性物质，而与溶液pH值关系不大。

关键词：气液放电 装置设计 等离子体 放电特性

Design and typical of gas-liquid two-phase and liquid-phase mixed discharge device

Abstract

This thesis from the discharge unit discharge unit combination grounding method and way of distribution four direction designed the feasible scheme of two kinds of gas and liquid discharge device with needle electrode and jet discharge unit structure, can effectively reduce the breakdown voltage increase the distance between the rate of the active ingredient discharge unit is 2 cm, both the discharge stability and discharge power directly grounding and indirect way used in the experiment, explored the grounding method for firing pattern change and the influence of electrical and optical properties of multistage valve type and porous air chamber type distribution way all can have the effect of smooth flow.

Found in to explore the discharge characteristic of device, discharge device in air environment than in oxygen environment discharge reaction more violent plasma jet temperature can accelerate the volatilization of the liquid phase, the water molecules from the air, so that the discharge H after alpha higher concentrations of the discharge reaction product of a solution of products and water molecules have sterilization effect because of the discharge reaction will generate a large number of hydroxyl free radicals and other active substances, and solution pH value.

Key Words: Gas and liquid discharge; Equipment design; Plasma; Discharge characteristic

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 气液放电 1

1.2.1 气液放电的分类 1

1.2.2 气液放电的活性粒子 3

1.2.3 应用领域 3

1.3 气液放电装置现状 4

1.3.1 放电类型 4

1.3.2 研究现状 5

1.4 本文的研究内容和意义 9

第二章 等离子体发生装置 11

2.1 整体结构 11

2.2 放电单元 12

2.3 放电单元组合方式 13

2.4 接地方式 14

2.5 配气方式 15

2.6 本章小结 16

第三章 实验装置与实验方法 17

3.1 实验装置 17

3.1.1 等离子体发生装置 17

3.1.2 电源系统 18

3.1.3 配气系统 19

3.1.4 电学探测系统 19

3.1.5 光学探测系统 20

3.2 实验方法 20

3.2.1 电气特性分析方法 20

3.2.2 光谱特性分析方法 21

3.2.3 溶液特性分析方法 22

第四章 放电特性分析 23

4.1 电学特性 23

4.2 光谱特性 25

4.3 溶液特性 29

4.3.1 溶液pH值 29

4.4 本章小结 30

第五章 总结 31

参考文献 33

致谢 37

第一章 绪论

1.1 引言

物质的温度发生变化将导致物质的存在状态也发生变化，固、液、气三态就是物质由于温度不同而呈现的不同的存在形式；气体中的原子、分子在高温或者强电场的情况下会发生电离，此时气体中的原子会得到或失去电子形成阴离子或阳离子，这种由大量阴离子和阳离子组成的体系便是等离子体。目前常用的产生等离子的方法有气体放电、液相放电和气液两相放电。

等离子体可按温度划分为高温和低温等离子体^[1]。高温等离子体的高温使粒子具有足够的能量碰撞以引发核聚变反应；低温等离子体的温度接近室温。安全、稳定和无污染是低温等离子体的特点，其中的大量且种类繁多的高能活性粒子可以提供活性的环境，所以低温等离子体被广泛应用于生物医学、环境保护和化工等方面。

1.2 气液放电

气液放电通常是指放电产生的等离子体与液相发生作用的放电过程。气液放电与单一的气体放电和液相放电相比，能够产生数目庞大、种类繁多的活性物质，并且对驱动电源和电极材料的要求较低。

1.2.1 气液放电的分类

根据介质参与反应的相态，气液放电可以分位气相气液放电和气液混合两相放电。其中气相气液放电包括射流-液体放电（图1.1a）、液体电极气相放电（图1.1b）、液面上沿面放电（图1.1c），而气液混合两相放电结构包括液相气泡放电（图1.1d）和雾化放电（图1.1e）^[2]。

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