《等离子体空气消毒关键参数测试方法》-征求意见稿.docx

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等离子体空气消毒关键参数测试方法

1范围

本文件规定了等离子体空气消毒器关键参数的实验测定方法。

本文件适用于基于等离子体原理的空气消毒器。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其必威体育精装版版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

T/GIEHA034—2022等离子体空气消毒机

T/ZZB3281—2023医用等离子体空气消毒器

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

等离子体plasma

包含电子、离子和中性粒子，且整体呈现电中性的集合体。

3.2

空气等离子体airplasma

在空气气体环境中产生的等离子体。

3.3

电子密度electrondensity

等离子体中单位体积的电子数量，记为ne，单位m-3。

3.4

电场强度electricfieldstrength

电势空间变化的负梯度，记为E，单位V/m。

3.5

放电功率dischargepower

等离子体放电过程中，单位时间内输入到等离子体中的能量，记为P，单位W。需要指出的是，放电功率不包括由电源内阻导致的损耗功率。

3.6

比能量密度specificenergydensity

放电功率和气体流量的比值，记为Esd，单位为J/L（焦耳每升），物理含义为处理单位体积气体消耗的放电能量。

4等离子体空气消毒关键参数概述

结合已有研究，影响等离子体空气消毒效果的关键参数可能包括：电子密度、电子温度、电场强度、放电功率、气体流速（气体流量）、气流温度、空气湿度等。其中，电子密度、电子温度、电场强度、放电功率等是等离子体空气消毒器的本征参数；气体流速（流量）、气体温度和空气湿度为环境参数。本文件主要关注本征参数及其测定。环境参数会影响等离子体的本征参数，因此，在测定等离子体本征参数时，需要明确测试中的环境参数。

在等离子体中，电场强度和电子密度共同决定了电子碰撞反应（弹性、激发、电离、附着、复合等）的反应速率，从而影响等离子体的电离过程和化学反应过程，并最终影响消毒效果。放电功率是等离子

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体带电粒子特性的宏观表征方法，与等离子体的活性粒子通常呈现正相关关系，是表征杀菌效果的重要参量。在低流速条件下，气体流速主要影响等离子体活性粒子与气溶胶的作用时间，通常气体流速越高，杀灭效率越低；在高流速条件下，气流可显著影响等离子体的放电特性。空气湿度可同时影响等离子体放电特性和活性粒子生成，是影响杀菌效果的关键因素。比能量密度考虑了放电特性和流速两个因素，研究表明可以作为大部分等离子体的消毒剂量参数。

5等离子体空气消毒关键参数测试方法

5.1等离子体的发射光谱诊断方法

光学发射光谱（OpticalEmissionSpectroscopy，OES）是诊断等离子体放电的常用方法。在等离子体放电中，原子/分子/离子可被激发到高能态，高能态向低能态跃迁时会释放出特定波长的光子，不同波长和强度的发射光构成等离子体的特征光谱。通过对谱线的分析，可以获得等离子体的关键参数。

空气等离子体常见的发射谱带/谱线主要包括：一氧化氮γ带系（A2Σ+→X2Πr，200-300nm）、OH谱带（A2Σ+→X2Π3/2，306-312nm）、氮气分子的第二正带系（N2(C3Πu→B3Πg)，300-450nm）、氮气离子的第一负带系（N2+(B2Σu→X2Σg)，380-480nm）、氮气分子的第一正带系（N2(B3Πg→A3Σu+)，300-450nm）、激发态氧原子谱线（5P→5S，777nm；3P→3S，844nm）等。

本文件主要围绕基于等离子体发射光谱的电子密度和电场强度测量方法。

5.2等离子体电子密度测试方法

大气压等离子体电子密度的测试方法主要包括斯塔克展宽、汤姆孙散射、微波干涉等，此外，也有学者提出了放电图像处理法、电磁波辐射法等。综合考虑设备和计算复杂性、方法原理及适用性等，本文件推荐斯塔克展宽法，其他方法可作为备选。

5.2.1斯塔克展宽法

5.2.1.1设备和器材

需要以下主要设备和器材开展检验：

a)高分辨光谱仪：光栅配合光学狭缝，光谱分辨率应不低于0.02nm；

b)暗室：测试需要在黑暗环境中开展；

c)痕量氢气：需要基于氢气Hβ谱线展宽计算电子密度。

d)温湿度计：用于测定测试环境的温湿度，温度测量精度不低于±1℃,相对湿度测量精度不低于±3.0%。

5.2.1.2测试