论文摘要等离子体由各种类型的离子、电子和中性物质组成，是宇宙物质的主要组分。
气体放电是人造等离子的方式之一,放电等离子体在基础科学和应用领域都有广泛应用。
光谱技术可以定性和定量表征等离子体中原子、分子、自由基和激发态的组分和相互作用。
本文利用氮气-烷烃混合气体进行辉光放电产生等离子体，利用CN自由基分子的光谱模拟研究土卫六大气的可能演化过程。
CN自由基在生命形成过程中起着重要作用。
在早期行星大气中，CN的生成与氮气和烷烃有密切关系。
以土卫六大气成分为参考，实验利用氮气和烷烃模拟早期大气环境，对模拟大气进行辉光放电测量CN自由基的吸收光谱，以研究烷烃浓度、气压、放电电流对CN生成的影响。
在氮气和烷烃混合气体的低压辉光放电中，实验给出了当CN自由基生成浓度最佳时，甲烷、乙烷、丙烷所占气压比。
保持氮气和烷烃气压配比不变改变总气压时，在气压较低时CN自由基浓度随总气压增加而增加；当总气压超过某一气压，不同的烷烃趋势有所不同。
但在任何烷烃-氮气辉光放电中和任何气压配比下放电电流对CN自由基的生成影响几乎都是呈线性增加。
在生成CN自由基最佳气压占比条件基础上实验往烷烃-氮气混合气体中添加少量土卫六大气中存在的痕量水汽、二氧化碳和一氧化碳，结果表明在氮气和甲烷混合气体放电过程中加入少量这些气体都会抑制CN自由基的生成。
关键词：大气光学；CN自由基；辉光放电；甲烷-氮气ABSTRACTPlasma is composed of various types of ions, electrons and neutral matter, and is the main component of cosmic matter. Gas discharge is one of the methods of artificial plasma, which is widely used in basic science and application fields. The components and interactions of atoms, molecules, radicals and excited states in plasma can be characterized qualitatively and quantitatively by spectroscopic technique. In this paper, we study the possible evolution of Titan atmosphere by using the spectrum simulation of CN free radical molecule.CN radicals play an important role in the process of life formation. In the early planetary atmosphere, the formation of CN was closely related to nitrogen and alkanes. Taking Titan's atmospheric composition as a reference, the experiment used nitrogen and alkanes to simulate the early atmospheric environment, and the simulated atmosphere was subjected to glow discharge to measure the absorption spectrum of CN radicals to study the effects of alkanes concentration, pressure, and discharge current on CN generation. In a low-pressure glow discharge of a mixed gas of nitrogen and an alkane, experiments show that when the concentration of CN radicals is optimal, the pressure ratio of methane, ethane, and propane. When the ratio of nitrogen to alkane is kept constant and the total pressure is changed, the concentration of CN radicals increases with the increase of the total pressure at a lower pressure; when the total pressure exceeds a certain pressure, the trend of alkanes is different. However, in any alkane nitrogen glow discharge and any gas pressure ratio, the effect of discharge current on the formation of CN radicals is almost linearly increased.On the basis of the optimum conditions for the formation of CN radicals, a small amount of trace water vapor, carbon dioxide and carbon monoxide in Titan atmosphere were added to the mixture of alkane and nitrogen. The results show that the formation of CN radicals can be inhibited by adding a small amount of these gases during the discharge of the mixture of nitrogen and methane.Keywords:atmospheric optics; CN radical; glow discharge; methane-nirogen目录论文摘要 (I)ABSTRACT ..................................................................................................................................... I I 目录 .. (IV)插图和附表清单 (VI)第一章绪论 (1)1.1 土卫六大气研究背景 (1)1.2 CN自由基在前生物化学中的研究背景 (2)1.3 CN自由基在碳化氮薄膜中的研究背景 (3)1.4 本文研究内容概述 (3)第二章放电与光谱理论 (5)2.1 辉光放电 (5)2.2 介质阻挡放电 (5)2.3 火花放电 (6)2.4 激光吸收光谱理论 (6)2.5 分子光谱理论 (9)2.5.1 双原子分子电子谱项 (9)2.5.2 CN（A2П-X2Σ+）的跃迁谱线 (10)第三章实验技术与装置 (13)3.1 浓度调制光谱技术 (13)3.2 CN自由基实验装置图 (14)3.3 实验过程 (16)3.4数据处理 (17)3.5 实验过程中所遇到的问题 (19)3.5.1 实验装置的改进 (19)3.5.2 激光功率的波动 (19)3.5.3 改变气体配比梯度较难 (20)第四章实验结果与分析 (21)4.1 氮气中的甲烷含量对CN生成浓度的影响 (21)4.2 甲烷-氮气辉光放电中气压和电流对CN生成浓度的影响 (21)4.3 甲烷-氮气辉光放电中添加少量其他气体对CN生成的影响 (23)4.4 在甲烷-氮气中添加少量烷烃对CN生成的影响 (24)4.5.1基态CN自由基与碳化氮薄膜的关系 (25)4.5.2乙烷-氮气辉光放电中CN自由基生成情况 (26)4.5.3丙烷-氮气辉光放电中CN自由基生成情况 (27)第五章总结与展望 (30)总结 (30)展望 (31)参考文献 (32)致谢 (38)硕士期间参与发表的文章 (39)插图和附表清单图2.1 甲烷-氮气混合气体辉光放电实验照片 (5)图2.2 激光通过样品吸收池示意图 (7)图2.3 样品对激光的吸收 (8)图2.4 CN自由基电子组态的势能曲线图 (10)图2.5 CN（A2П-X2Σ+）能级跃迁能级图 (11)图3.1 浓度/速度调制技术实验原理图 (14)图3.2 烷烃-氮气辉光放电实验装置示意图 (14)图3.3 观察到CN自由基（上）和模拟（下）的吸收光谱 (15)图3.4 烷烃-氮气辉光放电实验步骤示意图 (16)图3.5 wavereader软件中实验原始数据吸收光谱图 (17)图3.6 CN自由基在12342-12362 cm-1波段的吸收光谱 (17)图3.7 对CN自由基吸收光谱进行峰值拟合 (18)图3.8 不同放电电流下甲烷-氮气辉光放电中CN自由基相对浓度与甲烷浓度变化关系图 (18)图3.9 改进实验放电装置以前（左图），改进实验放电装置以后（右图） (19)图4.1 不同甲烷浓度下CN在12352.26523 cm-1处吸收线的光谱强度。
