直流大气隙放电特性研究

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1、直流大气隙放电特性研究)1引言近年来,人们对大气压均匀放电(AtmosphericPressureUniformDischarges,简称APUD)具有相当人的关注，是因为它不需要昂贵的真空系统，这使得它对以在装配线上使用。APUD在各个领域中有丰富的应用前景，比如材料加工、聚合物沉积、生物杀菌、臭氧合成、气体激光器、飞机隐身等领域。就冃前来说，大气压均匀放电的工业应用前景是非常引人注冃的，但是到现在为止还并未见到该技术应用到人规模的工业用途中去。其中的主要原凶是人们并不是十分的清楚如今对于实现稳定的大气压均匀放电的方法。现在对大气压均匀

2、放电的研究基本都是在惰性气体氨气小得到的，但是，氨气比较昂贵，所以并不适合投入到人规模的工业化生产中去。而在空气和其他惰性气体小所得到的人气压辉光放电的体积是相对來说比较小的，因此对于一些均匀放电的放电特性和机制也并不是十分淸楚。所以，对于大气压均匀放电还要进行进一步的研究。到冃前为止，制订了几种方法來产生均匀的常压人气辉光放电(atmosphericpressureglowdischarg,简称APGD)，因为这种APGD与低气压中的辉光放电有着相似的特点,因此它需要至少有一个电极覆盖着电介质才能够容易地产生温度和电子密度适屮的等离子体

3、。介质阻扌当放电(DBD)不仅是非平衡态的放电，而且还是一-种启动APUD的传统方式。人们对在平行板介质阻挡放电配-置中的APUD进行了广泛的研究。Massines等学者指岀放电前的电了和亚稳态密度对于在惰性气体中的APUD是非常重要的。Jiang等学者把氨气作为工作气体进而产生电晕放电，通过利用电晕放电紫外光的帮助，得到了空气屮的均匀放电。Rahel等学者调查了APUD在大气压下的空气，并且发现宏观均匀放电是由无数径向膨胀气流在时间上重證获得的。同时在同轴介质阻挡放电的配置中研究了氮气流的APL'D,并且得出对于APUD來说在内部电极周

4、I韦I的电晕放电是非常垂要的。通常，介质阻扌当放电的APUDs是由几十赫兹的电源激发的。J.J.Shi研究了在大气中氟气下的射频介质阻挡放电，并冃证明得到了一个稳定的辉光放电。以上提到的基于APUD的介质阻描放电中的气体间隙是不够人的，而且在一-般情况下的介质阻扌当放电在大气压下的放电为丝状模式，这样的丝状放电所产生的等离子体是不均匀的从而限制了对于材料的处理。所以这是典型的切断毫米做法，它太小了以至于不能用于等离子体处理人规模的材料。与介质阻描放电相比，可以用一个相对较人的长度來产生一个均匀的等离子体羽流。Algw吐i等学者研究了在氮气

5、中运行的介质阻挡放电的射流，并且表明了放电的是流光。Liufeng等学者发现了在大气压下介质阻扌肖放电射流1)单丝的电气特性。通过诊断光学的发射光谱，S.Forster研究了大气压下的等离子体射流。Kong等学者指出线性场射流与跨领域的射流相比有更高的化学效率。等离子体射流最初是通过无线电频率以产生一个具有约1毫米的平均直径球形粋光等离子体來进行驱动的。然而,等离子射流的主流是通过千赫兹的正弦电压激励的,进而得到了较高的气体温度或将等离子体的化学反应的效率提高，所以等离子体射流需耍在脉冲模式下操作。不同种的脉冲源，例如在千赫兹的频率脉冲无

6、线电频率和亚微秒的脉冲或纳秒脉冲，已经用脉冲模式的等离了体射流来激发。一个由正直流电压驱动的等离了体射流在周围的空气中产生的脉冲等离子体羽流是具冇和当大的直径的。和比于传统的等离子体射流工作气体来说，这样的等离子体射流工作气体消耗要低得多。等离子体子弹是可以从以一个非常高的速度在惰性气体运行的等离子体射流中观察发现的。快速移动的子弹农明流光放电机制通常是由涉及的均匀羽流形成的。等离子体子弹可能会损坏脆弱的材料，而辉光放电一般情况下是在低气压下产生的，在人气压下放电很容易过渡到弧光模式，这种放电给人在视觉上看是均匀的。因此，在一定程度上可以

7、认为这个放电是均匀放电。所以辉光模式下的APUD是更可取的方法。需要通过降低击穿电压來消除流光的出现。Watanabe等学者使用介质阻挡放电作为预电离的多孔微空心阴极的放电，并月•发现了预电离能显著降低放电电压和改进放电的空间均匀性。Tang等学者捉出了一种增强介质阻扌当放电的等离子体射流，他们发现这样纶成的等离子体具有更高效的作用。若需产生一个大气压下氮气微波的等离子体放电，要用一千赫兹激发的等离了体射流做预电离装置。预电离放电操作在整个过程中的相同缺点是所有的预电离增强放电都不可避免的。因此，冇很多电力都是由丁•预电离放电所消耗掉的。

8、为了克服这一缺点，我们用一个直流源激发在大气压下的人间隙APUDo尽管需要通过一个同轴的介质阻扌当放电来点燃人间隙APUD,但是它可以在介质阻挡放电关闭后稳左得运行。我们通过光学发射光谱来研究