近日，我院等离子体物理课题组李雪辰教授在大尺度等离子体源研究领域上取得重要进展，相关成果“Generation of a large-diameter diffuse plume in an atmospheric pressure argon plasma jet with a single tube”以河北大学为第一单位发表在物理领域国际知名期刊《Appl. Phys. Lett.》128, 024101 (2026)。李雪辰教授为该论文的第一作者，博士生陈俊宇（通讯作者）、陈墨，硕士生姜钧泽、苏彤、杨晨曦、孙换霞，冉俊霞、庞学霞、贾鹏英老师，及中国科学院研究员孙辉老师作为共同作者参与了此项工作。
在低温等离子体的实际应用中，大尺度等离子体羽的产生具有重要意义。团队通过正弦电压激励针板电极结构的单管等离子体射流，产生了大直径氩气弥散等离子体羽。结果表明，大直径弥散羽由靠近针尖的半球形放电、板上方的喇叭状放电和它们之间的暗区组成。随着距针尖距离的增加，半球形放电减弱，喇叭状放电增强。光电测量表明，每个负电压半周期的光信号中存在一个持续时间>100 μs的驼峰。通过快速摄像研究了弥散羽的时空演化，结果表明半球形放电对应于针尖附近的电晕放电，喇叭状放电则为汤森放电。通过发射光谱揭示了电子激发温度和电子密度的变化规律。这些结果对于进一步扩大等离子体羽的空间尺度及推动等离子体射流在材料处理领域的应用具有重要意义。
图1：大直径氩气弥散等离子体羽的图像，曝光时间为0.1 s。d=-10.0 mm，(a)Vp=3.0 kV和Q=20.0 L/min。(b)Vp=4.0 kV, Q=20.0 L/min。(c)Vp=4.0 kV, Q=10.0 L/min。Vp=4.0 kV, Q=20.0 L/min, d=0 mm (d)和d=10.0 mm (e)。(f)丝状放电。黄色虚线和绿色虚线分别表示喷嘴和ITO板。
以上工作得到了国家自然科学基金面上项目、河北省自然科学基金杰出青年项目和河北省自然科学基金面上项目等基金的资助。
全文链接：https://doi.org/10.1063/5.0314791
