UM: Measurements of atoms and metastable species in N2and H2-N2Ns pulse plasmas

Artikel

Samenvatting

Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS) en Two-photon Absorption Laser-Induced Fluorescence (TALIF) zijn gebruikt om tijdopgeloste, absolute dichtheden van metastabiele N2(A3Σu+,v=0,1) moleculen, grondtoestand N en H atomen, en de rotationeel-translationele temperatuur in diffuse N2 en N2-H2 plasma’s te meten tijdens en na nanoseconde pulsontladingen. Deze metingen, samen met kinetische modellering, onthullen een aanzienlijke afname in N2(A3Σu+) populaties en N atoomgeneratiesnelheden tijdens de pulsen, wat wijst op een verband tussen deze trends. Het trage verval van N atomen in de naschijn geeft aan dat deze trend ook na de ontlading voortduurt, onaangetast door recombinatie of diffusieprocessen. Dit suggereert dat energiepooling bij botsingen van N2(A3Σu+) moleculen een cruciale rol speelt in de dissociatie van stikstof in elektrische ontladingen. Verdere metingen in een 1% H2-N2 mengsel tonen nog grotere verminderingen in N2(A3Σu+,v=0,1) populaties, toegeschreven aan snelle doving door zich ophopende H atomen, en een afname in de N atoomgeneratiesnelheid. Echter, de snelheid van H atoomgeneratie, voornamelijk door dissociatieve doving van opgewonden stikstoftoestanden door H2, blijft consistent, wat leidt tot een gestage toename van de H atoomdichtheid. Deze resultaten, vergeleken met kinetische modellen, benadrukken de complexiteit van de dynamiek van atoomopbrengsten in H2-N2 plasma’s, en bieden inzichten in hun potentieel voor toepassingen zoals plasma-ondersteunde ammoniaksynthese.