UM: Investigation of nitrogen fixation in low-pressure microwave plasma via rotational–vibrational NO and N2 kinetics

Artikel

Samenvatting

Een gepulste magnetron surfaguide-type ontlading, gebruikt voor stikstoffixatie in N2-O2 gasmengsels, wordt gekarakteriseerd door optische emissiespectroscopie. Resultaten tonen aan dat zowel rotationele als vibrationele temperaturen verhoogd zijn in de actieve zone nabij de golfgeleider, afnemend langs de ontladingsbuis zowel stroomopwaarts als stroomafwaarts. De karakteristieke lengte van optische emissie van de NO(A-X) overgang wordt korter wanneer de druk toeneemt, specifiek bij P≥2 Torr. De mate van vibrationeel non-equilibrium (gedefinieerd als de verhouding tussen vibrationele en rotationele temperaturen) neemt af met een factor twee wanneer de druk verandert van 0,6 naar 10 Torr. Non-equilibrium verdwijnt waarschijnlijk als de ontladingsdruk stijgt, resulterend in een verhoging van de gastemperatuur. Er wordt een verband besproken tussen de verblijfstijd van het gas, de pulsduratie en de karakteristieke tijden voor verschillende energieoverdrachtkanalen. De rotationeel-vibrationele dynamica verschilt voor NO en N2 tijdens de puls. Beide soorten verliezen vibrationele excitatie aan het begin van de puls, terwijl N2 opnieuw geëxciteerd wordt tijdens de tweede helft van de puls, wat kan optreden als gevolg van een efficiënt pompop-effect door de vibrationeel-vibrationele energieoverdracht. Tegelijkertijd vindt de vibrationele relaxatie van NO voornamelijk plaats door een sterke vibrationeel-translationele uitwisseling via NO-O2 en NO-O botsingen.