氧离子空缺

空气中含有负离子和正离子，其中空气氧离子空缺对生命有机体、自然环境有着诸多益处。

研究背景及研究现状目前已有空气离子浓度检测仪，通过离子收集器将空气离子的电荷量转化为电流进行检测，再转化得到空气离子的浓度。现有的空气离子测量仪能够测量任意大小离子的浓度，但默认离子均带一个单位的元电荷，但中离子和大离子的带电量都大于负氧离子的带电量，对测量结果有一定的影响，而且离子进入收集器内部的具体位置不能确定，不能排除其他大小离子对其影响，所以结果并不准确。

针对负氧离子收集的问题，分析了影响负氧离子收集的因素，发现不同大小离子的带电量不同且双重圆筒轴型收集器收集的离子不纯净，提出了用挡板过滤测量范围外负离子的方法，设计了负氧离子收集器，并推导了负氧离子收集器的内外电极尺寸、电极间距与极化电压间的关系。以ANSYS 软件为平台，对双重圆筒轴型收集器的内部流场进行分析，发现圆柱形内电极对收集器内部流场影响较大，根据水下流体形体的研究理论，将挡板设计为半椭球形，为使收集器内气流平稳将电极尾部加上流线型设计，再根据已推导的各参数关系设定一组固定的内外电极参数，将多组不同长轴挡板的收集器内部流体数据对比分析，得到一组负氧离子收集器的最优设计参数。国内尚无针对离子收集器设计的文献，因此，利用ANSYS 平台对收集器进行流体分析，得到收集器结构对气体流动的影响，优化了负氧离子收集器的结构，提高了负氧离子收集的准确度，为负氧离子浓度检测仪的研究提供基础。1

氧离子空缺的影响不同大小离子所带电量不同，负氧离子带一个单位电荷，中、大离子的带电量均大于一个单位电荷，且离子进入收集器的初始位置不能确定。如果其它大小离子在贴近内电极的位置进入收集器就会被收集到，对负氧离子收集产生较大的影响，因此提出了用添加挡板的方法过滤测量范围外空气离子，从而得到了负氧离子收集器的结构，并推导了负氧离子收集器内外电极尺寸、电极间距与极化电压等参数间的关系。通过ANSYS 分析了挡板对负氧离子收集器入口段、出口段流场的影响，确定了负氧离子收集器的结构，通过推导得到的关系确定一组内、外电极参数，再设置多组挡板参数进行多次仿真，经后处理取得多组收集器中间路径流体数据进行对比得到一组最优参数，结果表明，负氧离子收集器内的流速平稳，电场强度与理想值相近，满足收集需要，能够为负氧离子浓度检测仪的研究提供一定的基础。

本词条内容贡献者为:

李晓林 - 教授 - 西南大学