介质阻挡放电及其应用

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1、第３５卷第１期高电压技术Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．１２００９年１月ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＪａｎ．２００９·１·介质阻挡放电及其应用王新新（清华大学电机系，北京１０００８４）摘要：为使读者比较全面地了解介质阻挡放电，根据气体放电理论和实验结果，对介质阻挡放电进行了综述。首先提出了只有拍摄曝光时间为１０ｎｓ左右的放电图像才能判断放电是否为均匀放电，即使是均匀放电，也不能统称其为大气压辉光放电，还必须进一步区分它是辉光放电还是汤森放电。其次，说明了只有增加放电的种子电子，使放电在低电场下

2、进行才有可能实现大气压下均匀放电。最后，根据放电图像、电流电压波形、数值模拟结果，证明了大气压氦气均匀放电为辉光放电，而大气压氮气均匀放电为汤森放电。最后还简要介绍了３种介质阻挡放电的主要工业化应用—大型臭氧发生器、薄膜表面的流水线处理、等离子体显示屏。关键词：介质阻挡放电；大气压辉光放电；汤森放电；辉光放电；气体放电；等离子体表面处理中图分类号：ＴＭ２１３；ＴＭ８９文献标志码：Ａ文章编号：１００３６５２０（２００９）０１０００１１１犇犻犲犾犲犮狋狉犻犮犅犪狉狉犻犲狉犇犻狊犮犺犪狉犵犲犪狀

3、犱犐狋狊犃狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狊ＷＡＮＧＸｉｎｘｉｎ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙｕｎｄｅｒｓｔａｎｄＤＢＤ，ｗｅｒｅｖｉｅｗｅｄｔｈｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｏｆｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅ（ＤＢＤ）ｂｙｆｏｃｕｓｉｎｇｏｎｔｈｅｐｈｙｓｉｃｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｕｎｉｆｏｒｍｄ

4、ｉｓｃｈａｒｇｅａｔａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｉｔｉｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｂｅｓｔｗａｙｔｏｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈａｕｎｉｆｏｒｍｄｉｓｃｈａｒｇｅｆｒｏｍａｆｉｌａｍｅｎｔａｒｙｏｎｅｉｓｔｏｔａｋｅａｐｉｃｔｕｒｅｗｉｔｈａｎｅｘｐｏｓｕｒｅｔｉｍｅｏｆａｂｏｕｔ１０ｎｓ．Ｅｖｅｎｆｏｒａｒｅａｌｕｎｉｆｏｒｍｄｉｓｃｈａｒｇｅ，ｉｔｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｆｕｒｔｈｅｒｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈａｇｌｏｗｄｉｓｃｈａｒｇｅｆｒｏｍａＴｏｗｎｓｅｎｄｄｉｓｃｈａｒｇｅ

5、．Ｔｈｅｏｎｌｙｗａｙｔｏｇｅｔａｕｎｉｆｏｒｍｄｉｓｃｈａｒｇｅａｔａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｉｓｔｏｍａｋｅｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅａｔａｌｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｂｙｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｓｅｅｄｅｌｅｃｔｒｏｎｓｉｎｉｔｉａｔｉｎｇｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ．Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｔｈｅｕｎｉｆｏｒｍｄｉｓｃｈａｒｇｅｓａｔａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｈａｖｅｂｅｅｎｏｂｔａｉｎｅｄｉｎｈｅｌｉｕｍａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｉ．ｅ．，ｓｕｂｎｏｒｍａｌｇｌｏ

6、ｗｄｉｓｃｈａｒｇｅｉｎｈｅｌｉｕｍａｎｄＴｏｗｎｓｅｎｄｄｉｓｃｈａｒｇｅｉｎｎｉｔｒｏｇｅｎ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｗｅｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｒｅｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＤＢＤｐｌａｓｍａｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅａｄｖａｎｃｅｄｏｚｏｎｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｄｏｕｂｌｅｓｉｄｅｄｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｆｏｉｌｓｕｒｆａｃｅ，ｐｌａｓｍａｄｉｓｐｌａｙｐａｎｅｌ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａ

7、ｒｇｅ；ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｇｌｏｗｄｉｓｃｈａｒｇｅ；Ｔｏｗｎｓｅｎｄｄｉｓｃｈａｒｇｅ；ｇｌｏｗｄｉｓｃｈａｒｇｅ；ｇａｓｄｉｓｃｈａｒｇｅ；ｐｌａｓｍａｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ０后者主要集中在如何提高等离子体处理效率，减小引言能耗等。本文将根据本人和他人的研究成果，对近２０年来，气体放电产生的低温等离子体得到ＤＢＤ及其应用进行综述，重点集中在放电物理方面越来越广泛的应用，等离子体处理技术应运而生。的最新研究成果。本文结构安排如下：首先简要回而介质阻挡放电（Ｄ

8、ｉｅｌｅｃｔｒｉｃＢａｒｒｉｅｒＤｉｓｃｈａｒｇｅ：顾ＤＢＤ研究的历史，接着介绍ＤＢＤ细丝放电模式ＤＢＤ）可以在大气压下产生低温等离子体，特别适合的产生机制和主要物理参数，然后重点论述ＤＢＤ均于低温等离子体的工业化应用［１］。虽然人们对匀放电模式的关键问题，包括均匀放电的判定方法、ＤＢＤ的研究已经有１００多年的历史，仍然有一些问均匀放电的分类、均匀放电产生的物理机制和条件、题没有解决。因此，ＤＢＤ至今还是气体放电领域的大气压氦气辉光放电和氮气汤森放电的认定。最后研究热点。目前，ＤＢＤ的研究可分为