常压介质阻挡放电控制技术及应用研究.pdf

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1、O常压介质阻挡放电控制技术及应用研究学校代码：10255学号：2081000常压介质阻挡放电控制技术及应用研究STUDIESONCONTROLLABLETECHNOLOGYANDA．PPLICATl0NOFDIELECTRICBARRIERDISCHARGEATATMOSPHER【CPRESSURE专业：笠离王佳物理姓名：逊童叠学号：2081000O常压介质阻挡放电控制技术及应用研究东华大学学位论文原创性声明mIIIIIIllIIIIllllllllllllIIillllllllIllIY2136732本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严

2、谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文储躲烈盈7日期：加f／年多月／日O常压介质阻挡放电控制技术及应用研究东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内

3、容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保密口，在——年解密后适用本版权书。不保密囤／学位论文作者虢劭翻亏日期：0。11年；月f日舯教师虢弓；彳隰≯f／年弓月／日0常压介质阻挡放电控制技术及应用研究摘要常压非平衡等离子体因为是不需要真空环境就能产生的可控低温高密度等离子体，所以无论是在材料处理、生物医学领域，还是废气污水处理等，都表现出环保和经济的优势，因此最近成为了低温等离子体方面的研究热点之一。目前在常压下通过气体放电产生非平衡等离子体的最常用方法为介质阻挡放电。其中介质阻挡放电

4、不需要苛刻的控制条件，其激发频率可以由几赫兹到几十兆赫兹，能比较容易产生低温等离子体。虽然许多学者做了大量常压介质阻挡放电的实验和模拟研究，但是由于等离子体诊断手段比较有限，对放电的动力学演化过程和放电空间的击穿和熄灭机理缺乏深入的认识，这也导致了很多常压介质阻挡放电的工业应用问题不能得到解释和解决。本文系统地对常压介质阻挡放电机理及控制技术进行研究。首先设计和建立起针一板放电电极结构的等离子体系统来研究常压介质阻挡放电等离子体的动力学过程。通过光学和电学诊断，研究常压氦气条件下，利用信号发生器输出20kHz的激发频率。电流电压波形上发现

5、等离子体放电主要发生在正弦电压的正半周期，利用ICCD捕捉的纳秒级曝光图像可以看出，首先是在针尖和平板电极之间击穿，产生一条直径为2mill的流注，随后流注消失，在平板电极覆盖的介质表面扩张传播，形成等离子体圆环。该等离子体圆环最大扩张直径为25mm半径，扩张速度达到超音速(3．0km／s)。据此推断，电子扩散形成的电离波阵面是介质表面传播的等离子体圆环形成机理。为了研究放电空间的击穿熄灭机理以及介质层在该过程中的作用，本文利用常压氦气脉冲平行板放电，分别对介质阻挡和裸露电极放电开展了对比研究。利用时间分辨图像和电学诊断对放电进行了表征，

6、结果表明介质阻挡和裸露电极放电是两种完全不同的放电机理。蓉季天学瞄：m掰馓虹”常压介质阻挡放电控制技术及应用研究介质阻挡情况下，会在电压上升沿和下降沿分别形成放电，第一次放电的发生时刻和强度依赖于脉冲电压的大小，当电压从1．5kV增加到了3．4kV时，第一次放电电流峰值从1．5A分别增加到了3．3A，然而当电压不够高(低于2kV)时，预电离过程在击穿过程中扮演着重要的角色。当电压处于下降沿时候，介质表面的电荷形成的电场触发了第二次放电。同时由于离子迁移和在介质层表面的扩散效应，当脉宽达到600ns时，第二次放电会达到电流峰最大值。然而，裸

7、露电极放电，其电流没有反向电场的制约，必须依靠电压下降避免转变成弧光放电，但是大小不能低于常压氦气的击穿阈值。最后本文通过常压脉冲介质阻挡放电对PET材料表面进行改性，利用接触角测量和等离子体发射光谱等方法分析了表面发生的物理化学过程。2．25kV、400ns脉宽的等离子体放电条件下，3分钟后薄膜各点的接触角降低到50。以下，10分钟处理仅仅将整体降低到400以下，说明了短时间的处理即可达到良好的处理效果，通过比较分析样品的径向分布的接触角，发现不同的处理位置，可以对材料表面产生不同的修饰效果。关键词：低温等离子体，介质阻挡放电，放电动力

8、学，脉冲放电，材料处理雾季天学嘣噩瞧g冀Wl埘lf常压介质阻挡放电控制技术及应用研究STUDIES0NCONTROLLABLETECHNOLOGYANDAPPLICATION0FDIELECT