Comparative studies on the effect of helium flow rate on DBD characteristics in the case of the gas inlet at different positions of a wedged gap

Abstract A wedged gap DBD reactor is established with two different sized exits. The comparative studies on the dependence of an atmospheric pressure DBD on helium flow rate are carried out when the gas inlet is placed at different exits. With increasing gas flow rate, it is found that (1) in the case of the gas inlet at a small exit position, the DBD discharge length first increases gradually, then decreases, finally maintains at an almost constant value; both 706.5 nm helium atom line ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mn>3</mml:mn> <mml:mmultiscripts> <mml:mi>S</mml:mi> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:none/> <mml:mprescripts/> <mml:none/> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:mmultiscripts> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mmultiscripts> <mml:mi>P</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> <mml:none/> <mml:mprescripts/> <mml:none/> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:mmultiscripts> </mml:math> ) and first negative system of the nitrogen molecular ions at 391.4 nm line ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mi>Β</mml:mi> <mml:mmultiscripts> <mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>u</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mprescripts/> <mml:none/> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mmultiscripts> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>ν</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>B</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:mi>Χ</mml:mi> <mml:mmultiscripts> <mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>g</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mprescripts/> <mml:none/> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mmultiscripts> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>ν</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>X</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:math> ) intensity exhibit a similar trend to the DBD discharge length, but the second positive system of nitrogen molecules at 337.04 nm line ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi>C</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:msup> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">Π</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>u</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>ν</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>C</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:mi>Β</mml:mi> <mml:mmultiscripts> <mml:mi mathvariant="normal">Π</mml:mi> <mml:mi>g</mml:mi> <mml:none/> <mml:mprescripts/> <mml:none/> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:mmultiscripts> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>ν</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>B</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:math> ) intensity first decreases slowly, then increases rapidly, finally increases slowly. (2) in the case of the gas inlet at a big exit position, the DBD discharge length, along with 706.5 nm helium atom line ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mn>3</mml:mn> <mml:mmultiscripts> <mml:mi>S</mml:mi> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:none/> <mml:mprescripts/> <mml:none/> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:mmultiscripts> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mmultiscripts> <mml:mi>P</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> <mml:none/> <mml:mprescripts/> <mml:none/> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:mmultiscripts> </mml:math> ) and first negative system of the nitrogen molecular ions at 391.4 nm line ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mi>Β</mml:mi> <mml:mmultiscripts> <mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>u</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mprescripts/> <mml:none/> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mmultiscripts> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>ν</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>B</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:mi>Χ</mml:mi> <mml:mmultiscripts> <mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>g</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mprescript