液相微波等离子体的发生试验

1、所谓的光辉岁月，并不是以后，闪耀的日子，而是无人问津时，你对梦想的偏执。液相微波等离子体的发生实验关于微波发生等离子体的实猿基本土都是在气相中完成的,使用微波源在液相中发 生等离子体的研究很少r在液相中发生等陶子伸需要解决的问朋除了反应器勺传输戕以 及微波源的匹配，还有就是系统内部的各个参城对产生等离于体的皤响.等寓于体不能单独存在于溶液当中，而是在与电极接触的气泡为中产生，因此气泡 的产生条件也需瞿并入考察手数的范围内.本章把耍研究不同压力条件卜，考察不同水 的初始温度、微波功率条付下1等高子体的发生情况，并对各因素对等离子悻发生影响 的原因进行分析，确定最隆的戢优参数条件.4. 2实验方法

2、实验按照以下步骤进行：<1>测量不同东力条件下的驻波系数（VSWR>,测星结柬后.关闭网络分析仪；（2）通过仕输线苴接微波源于反应器，打开冷却楣坏,反应器设定好系统压力：（3）启动猫波海.设定输入功率.运行设篇，检测梏输部分是否有制波淮漏二<4>通过三端钉微调，使得反射功率最小i45）观察放电现象：（6）改变淡浓功率,观嘿放电现经：放电结束关闭微波电源：（8）停止冷却水苑环,4.3结果与讨论4. 3. 1酒粕微波等高子体特性研究（1）放电功率对等离子体状态的影响邱境法力在OkPH卜,水沟初始制.国力剂为30 J 50 口不一摘出功率匕观察放电竽离孑体的特性.如图4

3、所示W 4.1 F同温度卜神时邓离干伴状6的树喇Fig.4.1 Pht; titlHlof micnmu吧 puwdf uji 由已 山加 af pLasimat dil'ibttMit iniliul temperaluf图4.1 h"；/液相献葭等葡广怵在不同放电条件下的状态.从图中I可想观赛到， 节水初蛤注度为10C时.藏相微施等离子体的发文劝率匍值为75W：看点初始温度升 高到如UH .却生成林除附功率为25W.也能够发七等离"九 交验还敢懂观察到. 陋着微潮输出功率的增Ml,放电越来越别如，等离子体的发光曲色也随着功率的埔上要 得更明亮B环境应力在UJk腾

4、卜.水的初始温度分别为制C. 50t. 70V,不同输出功率卜. 观察放电的特件，如图42所示1圉42 10MH 不一一座卜版心动串对附于体优鑫的黔响l ：L'.-l 1 I huild，/ nuu 小 u i”： ih* it、/pLiwik/I ；|"&.1七：4 iir/I，riipciLiLii 广、w uh-iTbkPjsc显/改变环境压力时，液相常向伴生不同放电条件卜的状态，从图 中可以观磔到.水的初始温鹿队30 V升可利S0V,减浓输由功率变化范因为 75W-I5QW,反附容器内值辆发中等商汴.力水的初始媪度为加七,即使做波功率达 到2(WW,也观索不到

5、等高子体的小成J'l水的初始孤度为扣。撒液功率为75W." 曾能够观察到等离子体的放电矍SL然而放电并不趋虢，身破波功率增大刎I25W, 4 能理整到搏续的放电现年:点的初始温立卜1到“ 一 1. 头灯华1MW*故电就巳经 比较逑城：水的初始温收雉纯斤高到70七时.微波功率为乃W胶山保持土续因此. 水的初始温度，对毋同下阵的发中闽也白收或巾；吧.即水的初贻痘包越用,餐得离J同是寒窗苦读，怎愿甘拜下风!10体的发斗阈值搪小，在楣同初始水湖条件下.能嬲观察到，酶芮地波功零的培大，等高 严仁的区域也喇M塘人，等闲子体的发光觥色也变得更加明亮.放电功率对等离广体发光颜色的影响选择初始

6、水温为我匚 kOkPa条胃卜.班仃放电实验施液功率从10W t.IIi'iI23W,时发光颜色进仃观照.绪果如图43所示m图43坡电曲莘时飞离r体鬣升一色沟卜ig4.a Ihetilecl o l iiucrodir v pvg，幻it thv ir引曜眄P匚（口储，lW pLjtiu国43品示兀 当环境JK力和水制始11度一定时,改变放电功需时等离子体产生 的蜡啊,一方面，等离子产生的赛«（随希助黎的搪加而增tlh另 万丽.等离广体的发 光解色灰生明显的变化.从浅紫色变成粉红色I当功率并高到I25W时1等离子冰的发 光硼色丧为亮门但-目前还没tf忏同关丁液和微波等海子悻帕凯

7、琳性研充，已如的谭新 打工仅仅能诵定电子和高/1的温度和密度当离门卡的支光颜色发牛支化说明激度的中 f以及褐的雷酸和理盟发生变化（3）放电时间对辱国广体状态的影胴初船水源为环境为味Pit.微波功率为花明 持钱放电:W”研究放电时间对等离子体状云的堵响站枭如图品4所示:国44嵬电r可对等离子体状禀的他用I'iE 4 4 i hceTll'O »f H1TM OH ihf St.1k' M pl dMlltt甜4.1显示F.初始水温为SOCi环境Jk力为0k%. fliift功率为12酒时.产生的 等离子体呈喷射状.陂着时河的变化，产中的等离子体的规模本定惹闱内波

8、动.然耐卜 触着时间的变化,等离子体的发光颜色发生明显的变化，即从法初色变咸向色.发光颜 色发士变化说明等离子体的密度和腌量发4 r变化，这是由于在低正海温条件下.用1- 加热漏泄的能耗大人降低,触选的熊总书鬟用来产生等离于体I而所产生晌面密度，K 能成的等离r体嘴解TH作麒 提供更更的宽通察续怩应等离干体的产生，因此 在低压、高盘.大功率的条件下.徒弱在很短的时间内明显地观察到发光颐色的变俅。4 3.2不同初始温度下微遁等濡了体的放皂规椁为了能第深入探讨不同条件卜液相瞰波等子体的状态通过Ulead VideoSttidiD If) 将丽遮描像机中的劲急图像处理为 俅列抄态图像,并使用AU1U

9、I认)2口阕忖闺除进行处理。由F放电所产4的谶相等离子体为不挑1k卬队碓以计算其产4的体模，因此 本土疆通过静态图像中等离子体的截面枳来仿1等离子体的产生成模口观察窗口站仃标准参照条氏度为101时(O环境服力为Ok"条件"水的初始温度分别为1Q七、即七、50C，不同输出 功率下，观察放电的特性.通过计算放电区域载面#L其结果制图电5所示工0 9J 匐 印 m KB m 140t- LOT：T- 3O C-*- rO'C置或M誉NTUL雪华二M微波功率：.W)图4，在OkPo F 不同舞科地放电裁模的影喻q3.4,5 The Etleei af eondirins o

10、n ihe scile of the 由足而理(：unfirr OkPn国45中横咂标为期波输入功率，纵喉林为放电区域梅而枳坨次计算平均依) 图中三张折线分别代表初始水温度为10V. 30T和5UC,实物还做了初始水温为75c 的实验上由于系统施力过低.抽真空的同时水刷烈那般特放热址r温雷很快下降到接 近50C,因此不选用初始水温为7bp的条件.从实验结果中，可以规察到，随着彼波 输入功率的增大，放噌区域面积呈阶梯式埴大。初始水温为101，激波输入功率很小时. 观察不到放电理物.当输入功率为751M上才仃连续的等离子惇生成这是因为当激波功率很小时，湖潴的能量里都用来加热电极冏围的水，而提供给电

11、极尖端电磁场的谎诚 还不足以加速粒子.便粒手发+碰潼以及电自H初始水褊为和七时.可以观卷到一个旱阶梯上升的折绒.当激波功率低于7洲的时 惘虽然放电比较持竦,但是放电面枳随着时同呈周阴变化，最大值和最小值相挂很大。 当功率达到75%放电区域的于稳定口初始水温为50小时，能够用到与曲七上升趋势相似的折线，这是因为达到放电阈 值之后，初始温度对等璃子体的状态影啕不大.当微波功率达到125胃时，可以观察到 祈桀自个明显上升的趋势.相对应的是实验中发光颜色开蛤随时间发生变化.当输入功 率达到125U时.睚续通入激波,发光皎史从法桧也变为亮白色，之后颜色不再地时回 变比发生改变.通过爱光颜色发生改变可以判

12、断等离子的寄度发生改变.即产年的第国 子体自身作为瑰定热源.堪续为华里等离子体提供规最.实脸中不可忽略的 个因素是,常波功率增大时，系统的反射功净也岫之增大， 印使用三情打调节，也只酢把反射功率控制在个很小的范围内u选择初始水温为30 1c的条件，得列入射功率与反射功率的美茶如表5,1所示S41入疗功率和反射功率的美系Tub 44Th±rthHeiwtipbchi M inciid<nt poiMir and reflcdicri of the p<iurcT前人功率CW)_反钳JW，230501575241003112550当入射功率超过L5猴之后,反射功率超过一半，从

13、提而能源的利用率角度，入科 功率选在普5H付为最径.(2)邛境压力为10kPn条件下，水的初始温度分别为30Q、SOI?. 70T,不同轴出功年下,观察放电的特性.吗到放电面积U数波功搴之间的关.系如图46所示：新工-即 .hjot微波切率FW3阳中。aOkPa 3不同条件对放电烧榄的雷响F国T.心 Mil' Lj.kti condilions od Kher Kale 制由r discha under WkPaB0 4.6中横坐标为微波输入功率，纵坐标为放电区域面猊（I。次汁算平均值）,图 中W条折线分别代表苴取的初曲水温修为和匕和70c.当初始水温在KPC时， 即使做波输入功率达到

14、2翼叽也不能规察到放电现象.当初始水浜较低的时候I输入功率低于1O,放电为间断性放电F从实验中可以部 出系统IE力对油电影响很大，律升高10RP即需要增加几百瓦的输入功率.提高水的初始温度,能盛稗效降低放电阈值，即使改变系统年力,放小也相对容易: 水的初始温度对噜膏子体规模魅响不大，等离子体规模只国京镰功率增大而增大，等高 干体的发光窿色随着功率变化发生湖小改变。当系线压力升到ZOkFa时.即使激波雄出功率为200W.水的初始温度为加P.也 很观察到等寓子体的产生，一个原因是在201P3 80七的条件下常不害易产生，另 一今原困就拈在加kPa下,电械的SWR发生了变化，尽管这一变化对反应器来说,只是增加了一点微羽的反射，对整个系统来说，反射波在导体内部挣加使得反射增殖. 最终导致激波反射功事的培大，附此,如果需要进行卜一陋的实验.则矣.要在檄波住输 线和反应器之闾安装一个减少反射叠加的微波褥振膝.4.4最隹工艺探诃在低压条件下.实疆装酉能聊发生等寓于体，电磁场巾等离子体产生的珏模号跟波 功率有关。在固定压力下，凶变微波的入射功率.则放电区域明显增加"戌受水的初始 温度，也能够影响等离子体的产生，其作用实血只是减