不同结构介质阻挡放电的放电特性

研究了在大气压氮气流中、不同激励电源电压条件下，具有单、双两种电介质层结构的介质阻挡放电装置的放电特性，利用CCD影像技术和放电电压-电流波形进行了分析和讨论。结果表明，无论是哪种结构的介质阻挡放电，在大气压、氮气条件下微放电是介质阻挡放电等离子体的本质，在通常条件下观察到的大气压窄间隙介质阻挡放电等离子体均匀而强烈的放电形貌实际上是放电集体作用的结果。     

介质阻挡放电及其应用

讨论了介质阻挡放电产生和发展过程的机理及其某些特性在环境保护中的应用     

大气压介质阻挡辉光放电研究综述

大气压介质阻挡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，在工业领域具有重要的应用前景，逐步成为低温等离子体的研究热点.文中综述了利用介质阻挡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、产生机理和参数诊断等，最后对大气压辉光放电的未来研究进行了展望.     

不同电极结构介质阻挡放电的放电特性研究

研究平板-平板、平板-锥齿、圆柱-圆柱和圆柱-锥齿4种电极结构的介质阻挡放电,从放电形貌和微放电电流波形两方面进行比较,并对试验结果从放电机理的角度做出合理的解释.研究结果表明,含有锥齿电极结构的电极放电相对均匀、稳定,且在相同的外加条件下具有更高的功率注入效率.     

介质阻挡放电中等离子体子弹的速度

利用针板介质阻挡放电装置,采用光学方法对大气压长间隙空气放电的等离子体羽特性和等离子体子弹速度进行了研究.结果表明:改变外加电压等离子体羽长度会发生变化.利用光电倍增管采集光信号对等离子体子弹速度进行了研究,发现等离子体子弹的速度与针板间距、外加电压以及针尖直径有关.利用光谱仪采集放电的发射光谱,发现放电等离子体中存在OH自由基、氧原子等多种活性粒子,表明该放电在生物医疗领域具有重要的应用价值.     

基于介质阻挡放电的低温等离子体杀菌实验

利用介质阻挡放电产生的大气压低温等离子体进行杀菌实验.选取大肠杆菌作为实验对象,观察在不同处理时间下大气压低温等离子体的杀菌效果.实验结果表明:大气压低温等离子体具有杀灭大肠杆菌的作用.前6 s内,杀菌效率较高; 6～15 s,杀菌效率逐渐降低.分析后认为,前6 s内杀菌效率较高,可能主要是因为等离子体形成过程中产生的紫外线对细菌有杀灭作用.     

介质阻挡放电时间对放电光电特性的影响

在介质阻挡放电过程中，由于离子对电极表面不断轰击产生热量，电极温度会有所升高，放电光电特性也会随之变化.通过改变外加电压和等离子体放电时间发现，电极温度随着外加电压的增加和等离子体放电时间的延长而增加，并且高压电极的温度比接地电极的温度增加得更快.延长等离子体放电时间发现，输入功率、放电脉冲数目和光谱谱线相对强度都在上升，电流峰值却在下降.所得研究结果为今后介质阻挡放电光电特性研究提供了时间上的参考性，具有重要的研究意义.     

介质阻挡放电中的表面电荷

在介质阻挡放电中,计算不同的放电间隙,气压,介电常数和介质厚度等放电条件下的表面电荷量,在VD和SD两种情况下分别进行测量,比较实验和计算结果,并讨论其机理。     

大气压下介质阻挡放电的发射光谱

为了研究大气压下气体介质阻挡放电的微观机理,利用Maya2000-pro光谱仪采集了气体介质阻挡放电的发射光谱,分析了介质阻挡放电型低温等离子体反应器的放电参数、气体体积流量和气体组分对发射光谱强度的作用规律,并依据气体放电发射光谱研究了放电空间的活性物质和氮气氩气混合气的放电机理.结果表明:大气压下氮气放电会产生第2正带系的跃迁辐射光谱;氮气放电的特征谱线强度随激励电压峰峰值与放电频率的升高而增大;氮气放电的激发态物质种类不随放电参数的改变而改变;在放电功率不变的情况下,特征谱线强度随气体体积流量变化不明显;氮气氩气混合气放电时,观察到明显的潘宁效应,且气体放电的击穿电压峰峰值随混合气中氩气体积分数的升高而下降.     

介质阻挡放电等离子体力学特性研究

通过求解电势方程和电荷密度方程得到了等离子体对周围空气施加的电动体积力的分布;借助电子天平测力实验对电动力的水平方向分力进行了实验研究;单摆实验则进一步认识了尖端电极放电所产生的推力。数值模拟结果表明电动力集中裸露电极边缘以及等离子体生成区域附近;实验结果表明电动力水平方向分力与激励电压之间是线性关系、电极的连接方式对电动力有很大影响。     

反应器特征参数对介质阻挡放电去除NO的影响

建立了一套高压电源系统,设计了同轴圆柱筒介质阻挡放电管反应器。研究了采用介质阻挡放电冷等离子体去除NO时,介质层厚度、介电常数、中心电极与介质层管尺寸对NO去除率的影响。结果表明:介质层厚度的增加将降低NO的去除率;采用介电常数较大的介质作为阻挡层材料,有助于提高NO的去除率;中心电极直径和介质层管内径变化对NO的去除率有显著的非单调的影响,对于中心电极直径和介质层管内径应存在最佳尺寸使得NO的去除率达到最高。     

针-板型介质阻挡放电的光电特性

设计一种针-板型介质阻挡放电装置,在大气压下以空气/氩气混合作为工作气体,研究了在混合气体流动和不流动2种情况下介质阻挡放电的光电特性.利用玻尔兹曼法计算氮分子振动温度(Tv)和谱线相对强度比值法计算电子激发温度(T_exc),实验结果表明:输入功率(P)和Tv随外加电压(Ua)增加而增大,而Texc随Ua增加有减小的趋势;当Ua一定,气体流动时,P变大,Texc变小,而Tv基本不变.通过对高能电子与工作气体发生非弹性碰撞进行定性解释,对于大气压等离子体动力学行为的深入研究具有重要意义.     

介质阻挡放电等离子体再生活性炭的影响因素研究

基于目前活性炭再生方法存在的问题,研究了介质阻挡放电等离子体方法再生活性炭.探讨了电气参数,如放电电压、放电时间以及电源频率等因素对吸附有五氯酚的废活性炭再生效果的影响.结果表明:放电电压和放电时间存在一个最佳值,太高或太低的放电电压和放电时间都不利于活性炭的再生;当电源频率从200 Hz增加时,随着电源频率的增加,再生效果降低.     

介质阻挡放电等离子体与淀粉溶液的反应

采用大气压氦气介质阻挡放电等离子体处理淀粉溶液.利用扫描电子显微镜观察淀粉的形貌,发现经等离子体处理后淀粉颗粒体积变小,并且更容易聚集.标准pH计检测发现,淀粉溶液pH值随着等离子体处理时间的延长呈现大幅度的下降,等离子体处理后立即检测和2 h后检测的结果基本相同.采用高效液相色谱分析经等离子体处理过的淀粉溶液,发现主要产物中含有葡萄糖和乙酸.比较传统淀粉酸水解和等离子体水解结果可见,后者水解程度明显大于前者,说明等离子体中活性成分与淀粉溶液发生化学反应,解离淀粉长链是其水解的主要原因.等离子体与淀粉溶液反应产生的酸对淀粉水解的贡献很小.     

介质阻挡放电中一维等离子体光子晶体及其带隙特性

在双水电极大气压氩气介质阻挡放电中获得了一维可调等离子体光子晶体.通过类似于量子力学Kronig-Penney模型求解周期势的方法,求解Maxwell方程得到了一维等离子光子晶体的色散关系.结合实验数据,理论模拟了晶格常数、等离子体与介质的厚度比、电子密度等不同参数对等离子体光子晶体带隙的影响.结果表明:等离子体光子晶体晶格常数的增大导致能级位置降低,相速度减小;在相同的晶格常数下,等离子体填充比增大时,带隙位置将略有上升且光子带隙数目增加;当电子密度大于1020 m-3时,等离子体光子晶体具有显著禁带宽度.     

介质阻挡放电中相邻沿面放电之间的相互影响

采用双水电极介质阻挡放电装置,观察了60kPa气压下氩气的放电情况,并利用Matlab软件对放电图像中的电场和电势分布进行仿真模拟,研究了相邻两沿面放电之间的影响.在空气-氩气介质阻挡放电中,随着电压的升高,放电区域内放电丝的数量从4个增加到5个,放电丝周围的沿面放电区域也发生了巨大变化.为了对影响沿面放电分布的因素进行更深入地研究,对电流波形图中放电脉冲进行积分,从而对放电区域的电势和电场线进行了模拟.     

介质阻挡放电击穿过程的研究

用磁流体力学方法分析介质阻挡放电的击穿过程，在仔细分析介质阻挡放电中微放电的性质和介质对放电的影响的基础上，建立了一个理论模型来模拟各种参量对放电的影响，并导出了一组方程以描述微放电中等离子体的电子浓度，电场强度，电流密度等微观参量的演化过程。导出了电子浓度，电场强度，电流密度与工作气体的性质及器件结构的关系，并与已有的实验结果进行了比较。     

介质阻挡放电中带线六边形斑图

在介质阻挡放电系统中首次发现了带线六边形斑图.利用高速照相机和光电倍增管对斑图的时空结构和时间相关性进行测量,发现该斑图是由带线六边形内的中心点、带线六边形上的点及线和带线六边形内晕3套子结构组成,分别将其记作C(center),V(vertex)+L(line),H(halo),放电全部发生在电压上升沿.利用2个光电倍增管同时对V、L处进行测量,发现二者都在第2个电流脉冲放电且放电顺序随机.利用高速录像机拍摄曝光时间为50 μs放电照片,发现L是由随机放电丝组成.利用壁电荷理论解释带线六边形斑图的时空结构及形成机制.     

Research progress in the study of atmospheric pressure glow barrier discharge

Atmospheric pressure glow barrier discharge (APGBD) can operate at high pressure, and so vacuum device is not necessary. Furthermore, the produced plasma by APGBD has moderate electron temperature and density besides good uniformity. Therefore, APGBD has extensive potential applications in industry and has been becoming a hot issue in the research of low temperature plasma. In this paper, the main problems in the study of atmospheric pressure glow discharge generated by dielectric barrier discharge, including the experimental setup, judging criterion, discharging conditions, physical mechanisms, and parameter diagnoses, are discussed, and further research prospects of APGBD are proposed.