In this article, the investigation has been carried out for the characterization of the proposed tapered geometry of dielectric barrier discharge (DBD)-based cold atmospheric pressure plasma jet (C-APPJ) on the basis of optical emission spectroscopy (OES) and imaging for different operating parameters, such as argon gas flow rates, applied voltages, and frequencies. The detailed characteristics for the formation of the plasma plume using argon as a working gas have been presented for a wide range of flow rates [1–3 standard liter per minute (SLM)] and frequencies (15–25 kHz). Increasing the pulse frequency, the length and the diameter of the plasma plume increase, while the length of the plasma plume increases when increasing the gas flow rate up to 2 SLM. Time-integrated images have been captured using the intensified charge couple device (ICCD) camera, which illustrates that the plasma plume comprises different emission layers of definite patterns. The propagation dynamics and formation of different emission layers of the plasma plume have also been investigated using the COMSOL Multiphysics simulation. It has been observed that the local electric field of 6 kV/cm is responsible for the propagation of the plasma bullet and the generation of the electron with an average energy of ~9 eV. OES has also been performed to understand the plasma chemistry and identify the reactive species in the C-APPJ. The discharge analysis and characteristics performed through experiment and simulation would certainly be helpful for the design and development of C-APPJ sources.

中文翻译：

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冷常压等离子射流放电特性分析

在本文中，基于光发射光谱 (OES) 和成像，研究了基于介电势垒放电 (DBD) 的冷大气压等离子体射流 (C-APPJ) 的拟议锥形几何形状的表征。不同的操作参数，例如氩气流速、施加的电压和频率。使用氩气作为工作气体形成等离子羽流的详细特征已针对各种流速 [1-3 标准升每分钟 (SLM)] 和频率 (15-25 kHz) 进行了介绍。增加脉冲频率，等离子体羽流的长度和直径增加，而当气体流速增加到 2 SLM 时等离子体羽流的长度增加。使用增强型电荷耦合器件 (ICCD) 相机捕获了时间积分图像，这说明等离子体羽流包含具有确定模式的不同发射层。还使用 COMSOL Multiphysics 模拟研究了等离子体羽流的不同发射层的传播动力学和形成。已经观察到，6 kV/cm 的局部电场负责等离子体子弹的传播和平均能量为~9 eV 的电子的产生。还进行了 OES 以了解等离子体化学并识别 C-APPJ 中的反应物种。通过实验和模拟进行的放电分析和特性肯定有助于 C-APPJ 源的设计和开发。这说明等离子体羽流包含具有确定模式的不同发射层。还使用 COMSOL Multiphysics 模拟研究了等离子体羽流的不同发射层的传播动力学和形成。已经观察到，6 kV/cm 的局部电场负责等离子体子弹的传播和平均能量为~9 eV 的电子的产生。还进行了 OES 以了解等离子体化学并识别 C-APPJ 中的反应物种。通过实验和模拟进行的放电分析和特性肯定有助于 C-APPJ 源的设计和开发。这说明等离子体羽流包含具有确定模式的不同发射层。还使用 COMSOL Multiphysics 模拟研究了等离子体羽流的不同发射层的传播动力学和形成。已经观察到，6 kV/cm 的局部电场负责等离子体子弹的传播和平均能量为~9 eV 的电子的产生。还进行了 OES 以了解等离子体化学并识别 C-APPJ 中的反应物种。通过实验和模拟进行的放电分析和特性肯定有助于 C-APPJ 源的设计和开发。还使用 COMSOL Multiphysics 模拟研究了等离子体羽流的不同发射层的传播动力学和形成。已经观察到，6 kV/cm 的局部电场负责等离子体子弹的传播和平均能量为~9 eV 的电子的产生。还进行了 OES 以了解等离子体化学并识别 C-APPJ 中的反应物种。通过实验和模拟进行的放电分析和特性肯定有助于 C-APPJ 源的设计和开发。还使用 COMSOL Multiphysics 模拟研究了等离子体羽流的不同发射层的传播动力学和形成。已经观察到，6 kV/cm 的局部电场负责等离子体子弹的传播和平均能量为~9 eV 的电子的产生。还进行了 OES 以了解等离子体化学并识别 C-APPJ 中的反应物种。通过实验和模拟进行的放电分析和特性肯定有助于 C-APPJ 源的设计和开发。已经观察到，6 kV/cm 的局部电场负责等离子体子弹的传播和平均能量为~9 eV 的电子的产生。还进行了 OES 以了解等离子体化学并识别 C-APPJ 中的反应物种。通过实验和模拟进行的放电分析和特性肯定有助于 C-APPJ 源的设计和开发。已经观察到，6 kV/cm 的局部电场负责等离子体子弹的传播和平均能量为~9 eV 的电子的产生。还进行了 OES 以了解等离子体化学并识别 C-APPJ 中的反应物种。通过实验和模拟进行的放电分析和特性肯定有助于 C-APPJ 源的设计和开发。