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光谱学方法研究介质阻挡沿面放电辉光模式的电场分布

赵亚卫 | -> | 1306| 1| 397.597MB |介质阻挡沿面放电,发射光谱,低温等离子体

赵亚卫 赵亚卫 | 文档量 |浏览量36500

摘 要 利用介质阻挡沿面放电装置, 在低气压空气中实现了辉光放电模式。利用光电倍增管对放电发光信号进行检测, 发现外加电压每半周期出现一个发光脉冲, 并且正负半周期的光脉冲是不对称的。利用Photoshop 软件处理放电的照片, 研究发现平行于高压电极不同位置的发光强度基本相同, 然而距离高压电极越远, 发光强度减小。放电中总电场由外加电场和电介质积累的壁电荷电场共同决定, 确定该电场具有重要意义。通过分析放电的发射光谱中N +2 ( B 2Σ+u →X 2Σ+g ) 谱线39114 nm 和N2 的第二正带系( C 3Πu →B 3Πg ) 谱线33711 nm 的比值, 可以定性地说明电场的分布。研究发现电场在高压电极附近较大而远离高压电极处较小。这些研究结果对沿面放电的数值模拟和工业应用具有重要的价值。
    介质阻挡放电是一种非平衡交流气体放电, 已经被广泛地应用于臭氧产生、表面改性、材料生长、尾气处理、等离子体显示等诸多领域[1-3 ] 。介质阻挡放电的特点是两个电极之一至少要有一个被绝缘电介质层覆盖, 由于电介质层的存在, 放电一般只能由交流电压驱动。目前, 介质阻挡放电已经成为产生大气压非平衡等离子体的重要技术手段。放电过程中, 带电粒子在电场中运动会积累在电介质层上, 形成壁电荷。壁电荷的存在能熄灭本半周期的放电, 但它帮助下半周期的放电, 这就是壁电荷的记忆效应[4 ] 。由于该效应, 介质阻挡放电一般表现为若干随机分布的微放电丝, 而这对于材料生长、表面处理等应用不利, 因为丝状的放电必然导致材料的处理也是不均匀的。如何实现介质阻挡放电的辉光模式(无微放电丝) 成为研究热点[5 , 6 ] 。
    按照装置结构的不同, 介质阻挡放电一般可以分为两种, 体放电和沿面放电。体放电中等离子体产生在两个电极之间, 而沿面放电发生在一个电介质的表面[7 ] 。相比而言,沿面放电是产生大面积等离子体的重要手段, 在等离子体显示、表面改性、空天飞行器的等离子体隐身等领域具有重要的应用前景。因此对沿面放电辉光模式的研究更具有重要意义。目前, 对体放电装置研究很多, 但沿面放电装置, 尤其沿面放电的辉光模式研究很少。
    本工作利用沿面放电装置, 研究低气压空气中的辉光放电模式。利用光电倍增管研究其放电发光信号, 利用光学发射光谱, 通过分析光谱线强度比(39114 比33711 nm) 定性研究放电的电场强度。
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