裸露金属电极大气压射频辉光放电研究进展

射频大气压辉光放电等离子体在等离子体辅助刻蚀、薄膜沉积、消毒灭菌、空气净化、战地生化清洗等领域有着非常广阔的应用前景.目前,采用具有裸露金属电极结构的等离子体发生器实现大气压条件下氦气、氧气以及空气等廉价气体的稳定射频辉光放电是一项具有挑战性的研究工作.本文以采用诱导气体放电法和局部电场强化法产生纯氮、纯氧及空气的大气压射频辉光放电等离子体以及大气环境下气体流动对等离子体放电特性的影响为重点.综述了裸露金属电极结构的大气压射频辉光放电等离子体电特性实验研究的最新进展.     

一种大气压下辉光放电的实现方法

大气压下辉光放电（APGD）在空气净化中有良好的应用前景。选取了大气压下普遍认为较易产生辉光放电的氮气作为反应气体,分别在不同气压（数百帕直至大气压）下,将其以一定的流速通过覆有介质材料的两平板电极之间,利用频率可变的高频电源,产生了介质阻挡辉光放电。通过对不同气压下的放电电压和电流及等离子体参数的比较,讨论了压强变化对于氮气环境下稳定辉光放电的影响。为进一步研究大气压下辉光放电的机理,实现大气压下空气环境中稳定的辉光放电提供了重要参考。     

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.     

常压辉光放电的建立及其特性实验研究

常压辉光放电（APGD）是新近发展起来的一种等离子体源,与低气压辉光放电相比更具有工业应用前景,本文详细介绍我们实验室在大气压条件下建立的均匀稳定、介质垒同辉光放电等离子体发生装置,该放电发生采用频率为10kHz和20kHz高压电源、平板电极,民彬覆盖绝缘层,间隙2－3mm,可在多种气体环境下稳定运行,放电电流波形和电压一电荷李萨如图形的测量充分表明它确实是常压下的均匀辉光放电。     

射频激发频率对大气压射频辉光放电模式的调控

通过实验研究了氦气中大气压射频辉光放电产生等离子体的电学和光学特性与射频激发频率的关系,包括气体击穿电压、放电工作在α模式下的放电电压和电流的参数范围以及706nm处发射光谱强度在射频激发频率在2~26MHz内的变化.研究表明,当射频激发频率达到11MHz以后,气体击穿电压和放电工作在α模式下的放电电压参数范围基本不再随射频激发频率变化,而放电电流参数范围随射频激发频率拓展,有助于获得高强度稳定大气压射频辉光放电.     

脉冲调制对大气压射频辉光放电稳定性的影响

大气压射频辉光放电的不稳定性是限制其应用的主要原因,脉冲调制射频技术有助于提高放电稳定性.通过试验诊断放电电学特性,进一步研究了大气压脉冲调制射频辉光放电中脉冲调制参数对放电稳定性的影响.当固定调制脉冲频率而降低占空比时,特别是当射频放电段工作在起辉阶段时,α放电模式的电压和电流范围都增加;当射频频率提高时也有助于增加射频放电工作在α模式的电流范围.在试验中固定电压幅值,研究射频频率在5、10和15 MHz时α-γ放电模式转变随占空比的变化,验证了在低占空比下可以获得更稳定的α模式放电,另外在氦气中掺入1.5%氮气的情况下获得了脉冲调制射频辉光放电稳定工作在α模式.研究结果表明,通过调制脉冲参数可以控制大气压脉冲调制射频辉光放电的稳定性.     

空气中交流针-水电极大气压辉光放电

空气中大气压辉光放电是当前低温等离子体研究的热点,但通常因为放电容易过渡到火花状态,很难产生.为此,在大气压静态空气中采用阻容耦合负反馈方法控制针-水电极等离子体放电发展正反馈过程引起的不稳定性,同时利用水电极良好的热传导性能增强放电的稳定性,成功地抑制了辉光放电向火花放电的过渡,得到了稳定的交流辉光放电.     

大气压氩气介质阻挡均匀放电的数值模拟

通过建立一个自洽的一维等离子体流体模型,数值模拟了大气压下氩气介质阻挡均匀放电的放电过程,得到了各种等离子体参量在放电过程中的时空分布,研究了驱动频率对放电特性以及放电模式的影响.计算结果表明:随着驱动频率的增加,放电电流密度以及空间电荷密度不断增加,气隙电压在放电前后的变化量也随之增大,均匀放电模式从典型的大气压汤森放电(APTD)模式逐渐过渡到大气压辉光放电(APGD)模式.驱动电压的增长率以及空间剩余电荷是造成放电模式转变的主要因素.     

大气压氦气介质阻挡放电模式转换的研究

通过电压-电流波形和发光图片研究了大气压氦气介质阻挡放电中的模式转换现象．实验结果表明了通过改变外加电压的大小，可以引起放电模式的变化．随着电压的逐渐升高，放电依次经历汤生放电、局域辉光放电和辉光放电．局域辉光作为从汤生放电向辉光放电的一个过渡阶段。     

狭缝型微空心阴极维持放电等离子体

为在高气压条件下获得稳定、大体积的放电等离子体,实验研究了氩气中的狭缝型微空心阴极放电(SMHCD)特性. 设计了包括SMHCD的三电极放电系统,并利用SMHCD作为预电离源(等离子体阴极),在不同放电条件下测试了该系统的放电特性并讨论了其放电模式. 结果表明,SMHCD具有微空心阴极放电的特性,在适当条件下可以形成稳定的辉光放电. 利用SMHCD离子源可以获得大体积、高气压的狭缝型微空心阴极维持放电(SMSD)等离子体. SMSD具有普通直流辉光放电的特性,且SMHCD本身的放电电流以及第三电极处所加的电压对SMSD的形成有十分重要的作用. 该系统可以产生大面积均匀等离子体.     

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.     

针-板介质阻挡放电3种放电模式特性

设计了一种具有透明平板电极的针-板介质阻挡放电装置,研究了大气压氩气/空气混合气体放电中不同放电模式的特性.实验通过改变电压,实现了3种模式的放电:电晕放电、单丝放电和火花放电.在3种模式中,电流脉冲在外加电压的正、负半周表现出不同性质.采集了3种放电模式下的发射光谱,计算了分子振动温度,结果表明:电晕放电时分子振动温...     

膏剂空心阴极放电离子渗硼机理研究

本文对空心阴极放电离子渗硼的机理以及渗入速度快的原因作了分析,并结合试验结果提出了强化渗速的机理。     

介质阻挡放电过程的计算

以介质阻挡放电照相技术为背景,建立了介质阻挡放电的一维模型,分别计算和分析了介质阻挡放电市场、带电粒子浓度以及电流密度在放电空间的分布和随时间的演变过程,计算结果表明,放电空间的正离子空间电荷效应和介质上电子的累积效应使放电个有微放电的特点,同时微放电特性与被照样品的突起程度有密切的关系,使得介质阻挡放电照相成为可能。     

柱型料仓与同轴电晕导线之间电晕放电理论探讨

在建立了柱型料仓内同轴电晕导线结构下的电场分布理论模型并在给出其精确解的基础上,精确推导出了Warburg公式及其结构系数.经过一个严格的数学程序,获得了一个新的精确表达式,该公式实际上是该电极结构下电流-电压关系式的一个线形方程,而非Townsend认为的一个平方式.     

填充床/沿面复合放电等离子体降解苯的研究

研究填充床/沿面复合放电等离子体反应器,用于对挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)的降解.该反应器以置于石英介质管内的不锈钢弹簧为高压电极,以附着在有机玻璃管内壁的不锈钢网为低压电极,将石英介质管放于有机玻璃管中央,并于石英介质管外与低压电极间填充玻璃珠.采用交流高压电源供电,实现在石英介质管内发生沿面放电,同时在石英介质管外发生填充床放电.含污染物的气体首先通过沿面放电区域,然后经填充床放电区域排出.以苯为目标物,考察了高压电极弹簧外径、玻璃珠尺寸对苯降解的影响,通过引入MnO2/γ-Al2O3催化剂参与反应,进一步提高了苯的去除率.结果表明:在玻璃珠直径6 mm、高压电极弹簧外径12 mm、放电间距12 mm、放电电压27 kV、苯的初始体积分数为0.011 4%的条件下,苯的处理效率高达75%.MnO2负载量为MnO2/γ-Al2O3催化剂质量的10%,并填充于反应器底部,苯的降解率达85%,去除效果提高.     

介质阻挡放电特性及其影响因素

依据低温等离子体转化有害气体的机理,设计了一种基于介质阻挡放电原理的低温等离子体发生器．通过试验研究对比,分析了微放电过程及等离子体空间分布特性,研究介质材料、厚度、放电间隙、电源电压及频率对放电特性的影响．研究表明：选择相对介电常数较大、较薄的介质更易获得较大的放电强度;较小的放电间隙有利于提高放电的强度和放电的均匀性．增大电源电压和频率会使放电功率随之增大．     

空心阴极放电膏剂离子渗硼及其性能研究

论述了在辉光放电条件下采用空心阴极效应加热进行膏剂离子渗硼的工艺方法及掺硼层性能的研究,并对其渗入机理进行了分析。     

电解条件对电解MnO_2电性能的影响

以不同的条件制备出几组二氧化锰样品，然后用模拟Ｋａｎｕｎｇｏ电池在实验室快速评价了各个样品的电性能，进而探讨了不同制备条件对二氧化锰电性能的影响。     

两点触发放电型交流等离子体显示屏及其驱动技术

为了克服现有技术制作的彩色等离子显示屏存在的亮度和发光效率较低的缺点，提出一种全新结构的显示屏及其驱动技术。该屏的寻址放电和维持放电在不同的间隙产生，解除了寻址与维持工作状态的相互制约。选取较小的寻址放电间隙可降低寻址电压，从而降低寻址的功耗，而选取较大的维持放电间隙可提高显示屏的亮度和发光效率。实验结果表明，采用新结构显示屏，其峰值亮度可达600cd／m^2。