制作了一個平板等離子體紫外光源:以透明導(dǎo)電膜(ITO)玻璃作為前極板;與玻璃牢固結(jié)合、厚度為50mm的鋁箔作為后極板，直接制備于鋁箔上、厚度為20mm的多孔氧化鋁作為介質(zhì)。介紹了平板紫外光源的結(jié)構(gòu)與實驗過程，研究并討論了放電氣體組成和放電氣體壓強(qiáng)對平板等離子體紫外光源紫外光輻射效率的影響。通過結(jié)構(gòu)調(diào)整與參數(shù)優(yōu)化，平板等離子體紫外光源的紫外光輻射效率顯著提高。實驗結(jié)果顯示:基于表面為多孔氧化鋁的鋁箔和ITO玻璃可以設(shè)計出平板等離子體紫外光源;在一個尺寸為130mm×90mm、氣體間隙0.71mm、前板玻璃厚為218mm的平板等離子體紫外光源中，當(dāng)以1%(體積比)氮氣和99%氬氣的混合氣體作為放電氣體、放電氣體壓強(qiáng)250×133Pa時，紫外光源輻射效率可達(dá)5%左右，最大輻射功率為230mW。

　　等離子體光源，即氣體放電光源是低溫等離子體的重要應(yīng)用之一。等離子體光源是當(dāng)今最主要的光源，等離子體中的激發(fā)態(tài)粒子退激時可以產(chǎn)生效率較高的紫外和真空紫外輻射。紫外光源是等離子體光源的一種，在日常生活和醫(yī)療等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。從點到線、到面是光源發(fā)展的趨勢，通常等離子體紫外光源以點光源或線光源最常見，面光源型的平板等離子體紫外光源很少被設(shè)計和提及。

　　在本文中，采用ITO作為前極板、與玻璃牢固結(jié)合的鋁箔作為后極板、多孔氧化鋁作為介質(zhì)，設(shè)計了一種平板等離子體紫外光源。通過實驗方法研究并討論了放電氣體組成和氣體壓強(qiáng)等對平板等離子體紫外光源紫外光輻射效率的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化的平板等離子體紫外光源中，當(dāng)放電氣體為1%氮氣(體積比)和99%氬氣混合氣體、氣體壓強(qiáng)約為250×133Pa時，一個尺寸為130×90mm的平板等離子體紫外光源的最大輻射效率約為5%、最大輻射功率約為230mW。

1、實驗

　　圖1給出了平板等離子體紫外光源的結(jié)構(gòu)示意圖，光源由前極板、后極板、介質(zhì)層和放電氣體間隙組成。其中前極板采用厚度為218mm的透明導(dǎo)電膜(ITO)玻璃;后極板采用與玻璃牢固粘接、厚度約為50mm的鋁箔;通過陽極氧化方法(如圖2所示)在鋁箔表面制作一層約20mm厚的多孔氧化鋁(如圖3所示)充當(dāng)介質(zhì)層。氣體間隙為0.71mm，光源尺寸為130mm×90mm。光源應(yīng)用常規(guī)方法進(jìn)行密封，以脈沖方波直流進(jìn)行驅(qū)動(頻率為20kHz，脈沖寬度為2ms)。放電氣體采用氮氣和氬氣的混合氣體。

圖1 平板等離子體紫外光源的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 陽極氧化裝置圖

圖3 多孔氧化鋁掃描電子顯微鏡圖

　　平板等離子體平板光源如圖4所示，電壓電流信息由示波器采集并通過數(shù)據(jù)采集卡采集到電腦，運(yùn)用電壓電流積分法進(jìn)行光源功率計算。紫外光輻射功率密度通過功率計(2832-C雙通道功率計)進(jìn)行測量，通過過濾器(SRG-610)將紫外光源輻射分為波長在200~610nm和610nm以上兩部分。運(yùn)用功率計測量光源的紫外光輻射功率密度乘以光源面積得到紫外光輻射功率，再除以光源功率即得平板等離子體紫外光源的紫外光輻射效率。改變氣體成分(氮氣含量從1%變化到20%)和氣體壓強(qiáng)(從100×133Pa變化到400×133Pa)，研究氣體組成和氣體壓強(qiáng)對平板等離子體紫外光輻射效率的影響。

3、結(jié)論

　　采用ITO玻璃、與玻璃牢固結(jié)合的鋁箔和鋁箔表面通過電化學(xué)方法制備的多孔氧化鋁，制成了平板等離子體紫外光源。對光源氣體組成和氣體壓強(qiáng)進(jìn)了優(yōu)化。實驗結(jié)果表明:采用優(yōu)化尺寸的平板等離子體紫外光源，當(dāng)放電氣體為1%氮氣+99%氬氣、氣壓為250×133Pa時，尺寸為130mm×90mm、前板玻璃厚度為218mm、放電氣體間隙為0171mm的平板等離子體紫外光源的輻射效率相對最高。最大輻射效率約為5%，最大輻射功率約為230mW。