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1、鱿并乎选展第卷第“期1.年“月1220602,*专题评述大气压介质阻挡辉光放电研究综述’李雪辰董丽芳河北大学物理科学,,。71。。2与技术学院光学与材料物理实验室保定摘要大气压介质阻档辉光放电由于不需要真空装置并且所产生等离子体均匀性好、电子温度与电子密度适中,在,逐步成为低温等离子体的研究热点.文中综工业领域具有重要的应用前景,、、述了利用介质阻档放电装置实现大气压辉光放电的研究进展主要包括实验装置检测手段产生条件、产生机,最后对大气压辉光放电的未来研究进行了展望.理和参数诊断等关键词大气压辉光放电介质阻挡放电低温等离子体2、、、气体放电产
2、生的低温等离子体在薄膜生长l[,〕源平板显示器)及环保领域(臭氧产生自来水杀.材料改性阁、等离子体显示川等领域有许多重要的应菌、汽车尾气处理等)具有广泛的应用前景,,,用并逐渐显示出很好的经济效益尤其是它能产生介质阻挡放电虽然具有这样广泛的应用但在,,臭氧以及除去或者降解汽车尾气中的有害气体从而大气压条件下介质阻挡放电通常呈现丝状微放电也表现了很好的环保效益阶6」.但对于大规模工业生这样的丝状放电必然产生非均匀的等离子体从而导,,产而言使用低气压放电产生等离子体存在着致命的致材料的处理也是非均匀的并且有可能损伤材料:,.,、弱点放电必须维持在
3、低气压状态难以实现流水线表面因此最适合用来对薄膜纺织品以及纤维连续生产.显然,从工业应用角度而言,人们更需要等材料进行处理的是利用介质阻挡放电产生大面积在大气压条件产生低温等离子体.均匀的放电.这种放电模式可以称为弥散放电(-idfu、,)下产生低fsediseharge)均匀辉光放电日本的Okazaki称高气压(可以达到一个大气压及以上,温:、这种放电为大气压辉光放电阁等离子体的方式主要有电晕放电介质阻挡放并且研究表明大气电和电弧放电.这几种放电比较而言,电晕放电很压辉光放电比丝状放电产生活性粒子的效率更,微弱且产生活性粒子的效率太低而不适
4、于工业应高川从而大气压辉光放电是能经济有效地产生适,.用;,于工业应用的等离子体的主要手段电弧放电与之正好相反它的能量密度太高一4e,,产生一个电子离子对需要超过10V的能量由在低气压条件下很容易实现辉光放电但在大气.,压条件下辉光放电始终是困扰人们的一个研究难题于电子和离子都具有很高的能量所以这种放电很容易损伤薄的或比较脆弱的工件.与电晕放电和电事实上早在1933年德国的VonEngd等就报道了大,川:弧放电相比介质阻挡放电由于能很容易地产生等气压辉光放电的研究结果利用裸露的电极在大气离子体且等离子体电子温度、等离子体密度适中,压空气或氢气
5、中用直流或者射频电源驱动能产生辉光.,,所以介质阻挡放电在等离子体材料处理(薄膜制备、放电但这种放电并不稳定容易过渡到电弧放电,刻蚀、改性等)、等离子体照明(紫外及真空紫外光需要冷却阴极并且开始放电时必须在低气压下点燃一02一,一05一08200622收稿2006收修改稿*:国家自然科学基金资助项目(批准号10575027)一:xe..Emaaueuenilli@milhbd手选瓜第飞卷第期年月宜大并放电,所以它仍然离不开真空装置.但由于大气压辉高压电极,光放电诱人的工业化应用前景从20世纪80年代开始,大气压辉光放电成为了研究热点.特别是1
6、988」年日本的Okazak夕等报道了一种大气压下惰性气体,中的稳定辉光放电世界各国就这一课题开展了更为.广泛的理〔9一,l〕论和实验研究工作1典型的实验装置典型的大气压介质阻挡辉光放电装置如图1所示.放电电极由两块平行平板电极构成,电极至少图2沿面型大气压辉光放电装置,有一个要被绝缘电介质所覆盖电介质层可以是陶,由于绝缘电介质层的存在上面所述的大气压、.瓷玻璃或者电介体高压电源的频率一般是几千介质阻挡辉光放电只能工作于交流电压下.德国的一`8〕.赫兹到几百千赫兹范围田工作气体多为惰性气PurwinS一36〕用一等阳个高阻抗的半导体电极代替了
7、,、例如氦气咖〕氢体和具有亚稳态能级的气体,`2。〕、〔2,,“2」〔23」.被绝缘电介质层覆盖的电极这样的装置能用来研气氖气和氮气等.-究直流条件下低气压辉光放电的产生过程Larous,s73幻产报道了直接利用水作为高阻抗的电极来研究,大气压辉光放电他们称这种放电为电阻阻挡放电,(RBD)其实是一种电介质介电常数很小的特殊形高压电源.式的介质阻挡放电2大气压辉光放电的判别和检测,,从肉眼看电极间如果存在微放电丝放电则;图1平行平板大气压介质阻挡辉光放电装置属于丝状放电当两个电极间不能分辨出微放电,,丝一般认为放电为大气压辉光放电如图3所2,
8、9〕.okaazik[在对氦气中的大气压辉光放电进行研示这种仅依靠肉眼判断放电是否属于大气压辉光,,,,究时发现当一个电极采用刷子状电极时比两个电极放电显然不很科学
