大气压非平衡等离子体射流的磁场辐射研究成果

N-APPJ在周围的空气中产生等离子体射流，那么它就像一个天线，必然会产生电磁辐射。因此通过测量其辐射的磁场可以更加深入了解N-APPJ的物理特性。图2.12.1给出了测量N-APPJ磁场辐射的实验装置示意图及照片[77]。

图2.12.1　测量N-APPJ磁场辐射的实验装置

（a）实验装置示意图；（b）用磁探针测量N-APPJ磁场的照片[77]

图2.12.2给出了在分别打开和关闭等离子体射流时测得的磁场信号。根据图2.12.2，等离子体射流的磁场Bplume可以通过测得的这两个磁场信号相减获得。该等离子体射流磁场Bplume的峰值约为0.055dBm。它的脉冲宽度约为100ns，这与电流的脉宽类似。

图2.12.2　电压、总磁场（有等离子体射流），以及没有射流时（没有氦气，因此无等离子体射流）的磁场随时间的变化情况[77]

图2.12.3给出了该磁场的频域分析。由此可以看出它主要在0.4～30MHz范围，也就是在RF范围[77]。(www.xing528.com)

图2.12.3　Bplume信号的频域分析结果[77]

研究发现，在一定范围内增加氦气的流速会增加射流的长度。然而，当氦气流速增大一定值之后，气体的流动由层流转变为湍流，从而导致射流变短。那么此时辐射的磁场会有什么变化呢？图2.12.4给出了气体流速分别为1L/min和3L/min时等离子体射流的照片，及其辐射的磁场波形。从图2.12.4可以看出，当气体流速为1L/min时，射流的长度较长，射流前端是针尖型，此时其磁场波形是光滑的；但当气流为3L/min时，射流变短，其尖端出现弯曲，对应的磁场波形出现剧烈抖动，出现许多尖峰。由此可以根据磁场信号来判断射流是工作在层流模式还是湍流模式。

图2.12.4　外加电压与不同氦气流速下的磁场信号B[77]plume

（a）1 L/min；（b）3 L/min