多孔阳极氧化铝介质对大气压介质阻挡放电等离子体的影响北大核心CSCD

为了提高大气压下介质阻挡放电的稳定性,采用阳极氧化方式在铝板表面制备一层多孔阳极氧化铝(Porous anodic alumina,PAA)。运用扫描电子显微镜、划痕仪、金相显微镜和台阶仪测试了阳极氧化铝的表面形貌、厚度等特性。比较分析了石英、陶瓷和PAA为介质的大气压下介质阻挡放电的放电过程图片和放电波形。实验表明:应用阳极氧化法制备的多孔阳极氧化铝具有规则的纳米级多孔结构,膜基结合力好;应用多孔阳极氧化铝作为介质的介质阻挡放电更稳定,放电中产生的更密的微放电有助于降低放电击穿电压和提高放电稳定性;更厚的多孔阳极氧化铝膜为介质的大气压介质阻挡放电具有更好的放电稳定性。     

大气压沿面介质阻挡放电流动控制影响因素研究

大气压介质阻挡放电等离子体流动控制是通过介质阻挡放电产生形成等离子体风来影响和控制周围空气流动的一种技术手段,对于提升飞行器的气动性能具有重要意义。其在飞行器减阻增升、发动机扩稳增效等方面具有广阔应用前景,目前已经成为国内外空气动力学领域新兴的研究热点。本文对大气压下空气介质阻挡放电产生的沿面低温等离子体气流加速现象进行了研究,针对不同参数(介质材料、介质厚度、电极种类、放电电压)分析放电过程中等离子体的演化,测量等离子体风速及表面电势。结果表明采用介质厚度为1 mm的云母介质,上电极选择不锈钢刀片形状的电极,放电电压峰峰值为16 k V时,表面介质放电等离子体的气流加速效果更好。该研究可为今后等离子体气流控制方面的研究提供一定的实验参考。     

利用大气压气液介质阻挡放电等离子体对PTEF进行表面改性

本文对大气压单一空气介质阻挡放电和加去离子水的气液两相介质阻挡放电进行实验研究,对比分析了两种放电模式的开始放电和刚铺满整个电极时的稳定电压电流波形和放电照片,并用两种放电等离子体对聚四氟乙烯薄膜(PT FE)进行表面处理,对处理后薄膜表面的水接触角进行对比.结果表明,放电间隙和放电频率均相同时,大气压单一空气放电的开始放电电压峰峰值和稳定放电电压峰峰值均比气液两相放电时的高,且气液两相放电更加均匀.在相同条件下,经大气压气液两相等离子体处理后的PT FE薄膜表面水接触角比大气压单一空气等离子体处理后的低,说明大气压气液两相等离子体对PT FE薄膜的处理效果更好.     

基于PIC-MCC实现空气介质阻挡放电过程的数值模拟

在大气压介质阻挡放电的实际应用中,空气介质阻挡放电具有极其广泛的工业化应用前景。目前,空气均匀放电的获得仍比较困难,且诊断均匀性的依据缺乏可信的依据。文章采用粒子云网格法(Particle in Cell,PIC)与蒙特卡罗碰撞（Monte Carlo Collision,MCC）方法模拟了放电过程中粒子的运动情况,研究大气压下空气介质阻挡放电的发展过程,然后讨论介质厚度、电源频率对形成均匀放电的影响,并研究这两种因素对等离子体密度的影响。模拟结果表明：介质厚度在d≥1.5 mm时可获得没有放电细丝的电流波形;电源频率高于2.5 kHz时,放电细丝是难以避免的。在能够形成均匀放电的条件下,将介质厚度适当的调整在1.5 mm附近,提高电源频率,将产生更高的等离子体密度。     

大气压氦气射频介质阻挡辉光放电的均匀性研究

为了研究大气压射频介质阻挡辉光放电的时空特性,采用一个表面覆盖有石英介质的铜电极和一个自制水电极的放电系统,在氦气中获得了大面积和较大电极间距下的辉光放电。对ICCD高速相机拍摄的径向放电图像和轴向放电图像分析揭示了射频介质阻挡辉光放电不仅具有较好的径向均匀性,而且具有很好的轴向均匀性,并不存在沿径向的发展。这是不同于中频介质阻挡辉光放电的一个显著特征。此外,注意到射频介质阻挡辉光放电在径向和轴向上的发展均与射频周期有很强的关联性。分析认为这是由于空间电荷在射频介质阻挡辉光放电的形成和发展中发挥主导作用。因此,可以认为射频介质阻挡辉光放电所具备非常好的径向和轴向均匀性,与中频介质阻挡辉光放电相比,可能会更有利于工业生产中进行均匀薄膜沉积和对薄膜表面改性处理等。     

楔形介质层对大气压介质阻挡放电的影响研究北大核心CSCD

为了研究楔形介质层对大气压介质阻挡放电的影响,加入楔形石英石作为附加介质层。通过实验和模拟分析的方法研究了楔形介质层对大气压介质阻挡放电的影响。结果表明:楔形介质层对介质阻挡放电有很大影响,放电在楔形介质层的尖端区域首先击穿,再沿介质层表面弥散。楔形介质层内部出现的场强“低谷区”,提高了其尖端附近的电场强度;楔形介质层提高了介质层表面积,介质表面积累的电荷改变了空间电场分布,对放电击穿、电子密度和电子温度有很大影响。介质层厚度引起的放电优先性问题为相关设计提供了更多的灵活性。     

应用于燃料重整制氢的低温等离子体技术北大核心CSCD

低温等离子体具有能量效率高、装置体积小、室温环境下工作和对电源要求不高等特点,适用于在多变环境下的小规模现场制氢。分析了通过放电产生低温等离子体的物理特征,讨论了提供化学反应能量的高能电子与低温气体中重粒子的相互作用。对各种放电如电晕放电、滑动弧放电、介质阻挡放电、射频放电、微波放电及辉光放电等装置结构进行了介绍,重点阐述产生和维持放电条件、电子能量的影响因素和调节方法。以气态下和液态下产生等离子体进行制氢的实验装置为例,综述了以甲醇、乙醇、重石脑油、甲烷水合物、二甲基醚等液体原料为介质的放电等离子体的产生及特点,主要包括反应器结构、电极结构、转换效率及产氢率等。目前限制低温等离子体制氢技术应用的主要问题是装置结构复杂和制氢效率低等问题。     

介质阻挡放电净化汽车尾气NOX和HC的应用研究

研制了一套高压脉冲电源和介质阻挡放电反应器,通过在常压下放电产生低温等离子体。结合模拟汽车排气试验,对放电电压、脉冲频率、含氧量以及初始浓度影响HC、NOx净化的规律进行了系统研究。研究表明,利用介质阻挡放电产生低温等离子体净化尾气,是一种具有发展前景的排气后处理技术,对汽车尾气NOx和HC的净化具有明显的净化效果。     

荫罩式PDP扫描电极和荫罩对阳极条纹的影响

本文采用基于动力学模型的OOPIC仿真软件模拟具有不同扫描电极宽度和荫罩结构的荫罩式等离子显示器(PDP)放电单元内的放电过程,分析单元内的条纹数量、分布状态和介质层表面壁电荷分布情况,研究扫描电极宽度和荫罩结构对阳极条纹的影响。结果表明,扫描电极宽度增加,放电单元内的主放电区域增大,条纹可分布空间压缩,条纹现象减弱。大小孔荫罩结构也会使条纹现象减弱。研究发现,荫罩式PDP结构阳极条纹的分布区域与介质层表面电荷积累的范围密切相关,阳极条纹只出现在阳极表面介质层有壁电荷积累,而对应的阴极表面介质层无壁电荷积累的区域。     

接地电极转动对电极不对称介质阻挡放电的影响

本文的目的是确定接地电极转动对介质阻挡放电的影响.采用不对称电极结构来降低外加的工作电压.实验的结果表明:接地电极静止或转动介质阻挡放电将呈现不同的放电形式和电流波形.文中对其原因进行了讨论.     

阻抗匹配对大气压氮气介质阻挡放电的影响

在介质阻挡放电装置中,使用阻抗匹配网络后,当气体间隙为3mm时,在大气压氮气中获得了均匀介质阻挡放电等离子体,放电模式为汤森放电.在其他放电参数不变的情况下,放电电流和放电功率随着外加电压峰峰值的增大先非常缓慢增加,然后当放电面积铺满整个电极后呈线性增加.而放电电流和放电功率随驱动频率的增加呈现出非常明显的谐振现象,实验所得到的最佳匹配频率和Chen给出的理论计算结果存在差异.     

常压等离子体渗氮主要工艺参数分析

利用介质阻挡放电，进行了常压非平衡等离子体渗氮，着重讨论了有关工艺参数的影响情况。正交试验结果表明，合理选择放电电压、放电间距和渗氮温度是获得良好渗氮层的关键。在本工艺条件下，适当减小放电间隙，增大电场强度，可以明显提高渗层的硬度和深度。     

低气压介质阻挡放电暂态过程的理论研究

介质阻挡放电是放电与淬灭的交替过程。通过电极表面电荷积累效应的一个简单模型，建立了玫组自洽方程用来描述这种介质阻挡放电的暂态过程。然后通过数值解给出了氦气放电的暂态电流曲线。此方法同样可以用于其它气体的介质阻挡放电过程。     

梳状电极结构对大气压表面放电的影响

研究了梳状电极结构对大气压表面放电的影响,发现频率固定时放电电流随着外加电压的增加而增加,而电压固定时在某个频率范围内放电电流有最大值;在相同的电压和频率下较宽的电极条宽可以产生较大的放电电流,而电极条间距对放电电流几乎没有影响;用整块金属板做接地电极相比于梳状接地电极可以产生较大的放电电流;另外,较厚的高压电极可以在介质板表面产生更明亮、厚度更大的放电等离子体.     

应用于等离子体显示器的铝电极及其介质层制备研究

提出用铝取代银作为寻址电极,氧化铝取代玻璃粉作为其上介质层的新型等离子体显示器(PDP)电极单元,对单项工艺进行了优化,并形成了完整可行的整体工艺路线,有望为PDP生产成本的降低提供一条新的技术途径.选用非连续磁控溅射和光刻-刻蚀工艺制备铝电极,阳极氧化工艺制备氧化铝介质层.用扫描电子显微镜对铝膜、氧化铝介质层及电极单...     

大气压射频单介质阻挡放电中放电通道收缩现象的研究

大气压射频辉光放电产生的等离子体具有温和的温度、较好的稳定性和较强的化学活性而广泛应用于工业生产、生物处理等领域。为提高工作效率、增加放电均匀性,应避免产生放电收缩现象。为此,设计了一个带水冷铜电极的射频单介质阻挡放电系统,在大气压下研究氮气和氩气放电收缩形成的机制。纳秒级ICCD相机拍摄的放电图像揭示出在大气压下氮气和氩气放电中明显存在放电通道收缩现象,在放电周期内放电通道形状保持不变,但在不同位置的发光强度随射频电源的频率作周期性变化。通过分析放电图像的三维时空分辨图和二维时间分辨图,发现上下电极表面附近的发光强度在一个射频周期内交替出现一个峰,但峰出现时间上为非对称。这不同于射频裸电极放电,也不同于射频双介质阻挡放电。分析认为发光强度峰在一个射频周期内交替出现的时间非对称性是由于非对称电极表面电荷积累和二次电子发射差异造成。     

大气压射频介质阻挡放电辉光放电和丝状放电的时空演化比较

目的 为研究大气压射频(13.56 MHz)介质阻挡放电(rf-DBD)在辉光放电和丝状放电2种模式下的电离形式,以及在一个放电周期(73.7 ns)内气体电离与时间和空间的关系。方法 实验使用氩气获得稳定的辉光放电,使用氩气掺杂氮气获得丝状放电。实验中使用电流正向过零点的信号触发ICCD相机获得一个放电周期内不同时间点的36张照片,得出放电间隙之间不同位置的发光强度在一个周期内随时间的变化关系。结果 在α模式下,每半个周期所产生的一次电子雪崩在空间和时间上都是从阴极到阳极的过程。在γ模式下存在负辉现象,并且在阴极电极的介质表面,负辉强度峰值的时间比体电离强度峰值时间晚约13 ns。在丝状放电中,等离子体的发光强度主要集中在阴极表面,介质表面积累的电荷之间的互相作用力使得放电形成单独的细小通道。结论 α模式以体电离为主,而γ模式下除了体电离,还有离子撞击阴极表面产生的大量二次电子,并且比体电离的产生更晚。在丝状放电中,电介质表面电荷作用明显,阴极介质表面的电离为放电的主要形式。     

利用大气压气液介质阻挡放电等离子体对PTFE进行表面改性

本文对大气压单一空气介质阻挡放电和加去离子水的气液两相介质阻挡放电进行实验研究,对比分析了两种放电模式的开始放电和刚铺满整个电极时的稳定电压电流波形和放电照片,并用两种放电等离子体对聚四氟乙烯薄膜(PTFE)进行表面处理,对处理后薄膜表面的水接触角进行对比。结果表明,放电间隙和放电频率均相同时,大气压单一空气放电的开始放电电压峰峰值和稳定放电电压峰峰值均比气液两相放电时的高,且气液两相放电更加均匀。在相同条件下,经大气压气液两相等离子体处理后的PTFE薄膜表面水接触角比大气压单一空气等离子体处理后的低,说明大气压气液两相等离子体对PTFE薄膜的处理效果更好。     

载气中N2浓度影响介质阻挡放电离子化效率的数值模拟研究

随着公共安全、食品安全检测领域对现场质谱检测需求的日益增加,介质阻挡放电离子源技术得到了较快的发展.其中的工作气体浓度通过影响介质阻挡放电的离子化效率从而对质谱检测信噪比产生较大作用.本文建立了在He-N2混合载气作用下的包含7种反应离子的等离子体流体动力学模型,并采用该二维模型,探究了N2浓度对介质阻挡放电离子源离子...     

空气中均匀介质阻挡放电研究进展

介质阻挡放电(DBD)可以在大气压下产生低温等离子体,在工业领域具有广泛的应用前景.相对于低气压均匀DBD和大气压丝状DBD,大气压均匀DBD在节约生产成本、提高生产效率以及优化处理效果等方面都体现着明显的优势.目前,大气压均匀DBD的工作气体多为惰性气体,这不仅增加了生产成本而且降低了生产效率.近期研究表明,通过改变DBD系统的一些参量,如供电电源、电极结构、阻挡材料等,可以在空气中实现均匀稳定的DBD.目前国内外一些研究小组已经在这些方面取得了可喜的研究成果.本文在讨论DBD的产生方法、机理以及诊断技术的基础上,分别从电源类型、电极结构以及预电离技术等方面综述了空气中均匀DBD的研究现状,最后分析了实现空气中均匀DBD需要解决的问题.