レーザ誘起蛍光法による非熱平衡プラズマのラジカル計測

使用激光诱导荧光法对非热平衡等离子体进行自由基测量

基本信息

批准号：
13750242
负责人：
小野亮
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

大気中パルスコロナ放電下でOHラジカルとオゾンをその場計測で測定し、両者の生成量と放電後の挙動を調べた。OHラジカルやオゾンは、大気放電の酸化反応プロセスで重要な中間種であると考えられており、この実験により大気放電の酸化反応に関する知見を得ることができる。実験では25本の針電極と平板電極を用いた多針-平板電極を用い、15-30kVの正極性パルスを印加した。電流のパルス幅はおよそ100ns程度である。OHは波長可変KrFエキシマレーザ(248nm)を用いたレーザ誘起蛍光法(LIF)で測定し、オゾンは同じレーザを用いた吸収法により測定した。測定の結果、OHは放電終了後10μs程度一定の濃度を保ち、その後減衰することが分かった。LIFの測定値から、OHの絶対密度を求めることに成功した。減衰は窒素雰囲気ではOHの再結合反応によるもので、再結合反応定数は文献値とほぼ等しい8x10^<-12>cm^3/s程度であることを示した。酸素が雰囲気ガスに加わると、OHの減衰速度が速くなることを示した。オゾンの測定では、乾燥空気中ではオゾンは放電後30μs程度の時定数で生成されることを示した。このオゾンの生成時定数が、水蒸気を雰囲気ガスに加えると減少し、オゾンの生成量も減少することを示した。オゾンはOラジカルと酸素原子の反応で生成されると考えられている。水蒸気を加えるとオゾンの生成が減少するが、この原因が、水蒸気の添加によりOラジカルの減衰が加速され、その結果オゾンの生成量も減少することを示した。また二次元吸収法によりオゾンの二次元分布も計測し、オゾンが放電後拡散により広がっていく様子を観測した。

在大气中的脉冲电晕放电下原位测量了 OH 自由基和臭氧，并研究了两者的产生量及其放电后的行为。 OH自由基和臭氧被认为是大气放电氧化反应过程中重要的中间物种，本实验使我们能够了解大气放电氧化反应。实验中，采用由25根针电极和一个平板电极组成的多针平板电极，施加15-30kV的正脉冲。当前脉冲宽度约为 100 ns。使用波长可调谐KrF准分子激光器（248 nm）通过激光诱导荧光（LIF）测量OH，并使用相同的激光通过吸收法测量臭氧。测量结果表明，OH在放电结束后约10μs内保持恒定浓度，然后衰减。我们成功地从 LIF 测量中确定了 OH 的绝对密度。结果表明，衰减是由于氮气氛中OH的复合反应造成的，复合反应常数约为8x10^<-12>cm^3/s，与文献值几乎相同。结果表明，当大气中添加氧气时，OH 的衰减速度会加快。臭氧测量表明，在干燥空气中，放电后产生臭氧的时间常数约为30μs。结果表明，当向大气气体中添加水蒸气时，臭氧产生时间常数减小，并且臭氧产生量也减少。臭氧被认为是由氧自由基和氧原子之间的反应产生的。水蒸气的添加使臭氧生成量减少，结果表明，其原因在于，水蒸气的添加加速了O自由基的衰变，导致臭氧生成量减少。我们还使用二维吸收法测量了臭氧的二维分布，并观察了放电后臭氧如何通过扩散扩散。