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近年来,微波等离子体技术在工业和农业等领域得到了越来越多的应用,吸引了学者们广泛的关注。除传统的材料改性、等离子体炬、医疗灭菌等应用外,微波等离子体技术还可以用于内燃机点火、生物质热解、种子催化等新兴领域。 本文旨在报道一种新型的微波诱导等离子体射流发生器,能够在不同的气压下产生强烈而高效的射流放电。通过研究驻波理论与表面等离激元共振机理,设计了一种新型的天线结构。在大气环境中,100 W的微波能够激励产生半径为5 mm的空气等离子体球。在20 W的功率下实现了低气压下的辉光放电,产生了长达30 cm长的氩等离子体射流,并探讨了辉光放电等离子体对金属导体、绝缘体的清洗效果。 优化中心波导处的天线,采用对称的折叠铜丝结构,进一步提高了发生器的电能效率。在50 W的微波功率下,产生了长达2.4 cm的强烈射流,该氩等离子体射流是由两根相互缠绕的射流组成的。 本文还实现了四管阵列的氩气放电,当入射功率达到120W时,放电管内能够生成4根平均长度为2 cm的弯曲射流。利用HFSS电磁仿真软件,搭建了单管放电与多管阵列放电的仿真模型,仿真结果验证了金属-介质共振器在增强电场强度上的重要作用。进一步探讨了等离子体对放电的耦合作用,侧面印证于放电管中存在表面等离激元。对空气中的氩等离子体射流进行了光谱诊断,分析其放电产物并研究光谱的绝对强度与相对强度随着空间测量位移的变化。