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.     

大气压下氦/氮射频放电冷等离子体特性

大气压射频辉光放电冷等离子体由于摆脱了真空腔的限制,在生物医学、电子工业、国防等领域有非常广阔的应用前景。为了拓展等离子体形成气体的种类,降低该技术的应用成本,对大气压下纯氮射频放电进行了研究。实验中采用13.56MHz射频电源和裸露的平板电极在大气压下实现了纯氮射频辉光放电,并比较了纯氦、纯氮和氦-氮混合气体条件下的放电特性。实验结果表明,大气压条件下,纯氦辉光放电具有两个稳定的放电模式(α模式和γ模式),而纯氮目前则只能稳定地工作在γ放电模式。     

气体电离放电产生臭氧等离子体的理论研究

研究气体电离放电产生臭氧的等离子体物理、等离子体化学过程,实现了用电子能量控制氧分子、臭氧分子离解及臭氧生成过程,采用放电电场的折合电场强度达到300～800 Td,电子获得平均能量达到8.4～18.0 eV,使臭氧浓度达到250 g/m3,产生效率达到200 g/(kw@h).     

等离子体技术可减少环境污染

等离子体是指当任何不带电的普通气体在受到外界高能作用后(如对气体施加高能粒子轰击、激光照射、气体放电、热致电离等方法)，部分原子中电子吸收的能量超过原子电离能后脱离原子核的束缚而成为自由电子，同时原子因失去电子而成为带正电的离子，这样原中性气体因电离将转变成由大量自由电子、正电离子和部分中性原子组成的与原气体具有不同性质的     

大气压脉冲放电等离子体的研究现状与展望

近年来,大气压脉冲放电等离子体研究受到了人们的格外关注.研究表明与交流驱动相比,脉冲放电产生大气压等离子体具有许多优势,如它的VUV、氧原子、及臭氧的产生效率高;峰值电流密度、电子密度、及电子产生效率也更高;在对介质表面处理时能达到更好的处理效果和更高的效率;还更易产生均匀的大面积等离子体;所产生等离子体的非平衡性更高;灭菌效果也更好等优点.但是,对于脉冲放电的放电机理,放电模式,及脉冲参数(上升沿和下降沿、重复频率、脉冲宽度等)对放电效果的影响,现在的研究还非常有限,且很零散.这一方面是由于大气压放电诊断本身就很困难,另一方面,由于脉冲放电快速的时空演化过程进一步加大了对其诊断的难度.再者,对其研究还受到脉冲电源参数的限制.本文对国际上大气压脉冲放电等离子体最新研究的代表性研究成果做了一个综述,并对今后的研究方向提出了几点建议.     

大气压DBD甲烷二氧化碳转化方法研究

在不使用催化剂,吸收剂的环境友好条件下,利用大气压介质阻挡强电离放电加速电子及激励气体分子方法,将CH4和CO2气体激发、电离和离解成CH3,CH2,CH,H,CO,O,OH等活性粒子,并在非平衡等离子体反应器内重新组合,生成合成气、气态烃及含氧有机物醇、酸等有价值产物,甲烷的转化率高达60%以上,二氧化碳或氮气的加入使甲烷的转化率有明显提高,甲烷与二氧化碳反应气的最佳体积比为3/1.当甲烷体积分数为75%时,可得到H2/CO摩尔比为3的高质量的合成气,收集到的液体产物主要有醇、酸和水等.     

ECR新型低温等离子体技术及应用

介绍了新型电子回旋共振(ECR)低温等离子体技术以及其工业主要用途,电子回旋共振等离子体通过电子回旋共振吸收微波能量来产生高密度等离子体。该新型低温等离子体由于无内电极放电无污染、等离子体密度高、能量转换率高和电离度高等优点必将在高质量薄膜沉积、反应离子干法刻蚀及材料表面改性等方面得到广泛的应用。     

强电离放电产生高浓度臭氧的实验研究

采用强电离放电方法,使放电间隙中的电子获得的平均能量大于氧分子分解能量8．4eV,实现了通过放电电场强度控制产生臭氧的等离子体化学反应过程。臭氧的浓度和产生效率分别达到238g/m^3和200g/kWh。     

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.     

低气压等离子体放电条件对电离系数α的影响

采用双流体动力学模型，考虑带电粒子的连续方程和泊松方程，利用数值方法研究了低气压等离子体放电条件对电离系数α的影响．研究表明，电离系数α在不同放电区域随放电条件变化的规律不同．当压强过高或过低时，α很小，辉光放电不能产生．     

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.     

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.     

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.     

介质阻挡放电功率测量及各参量变化规律

通过建立介质阻挡放电试验系统,采用Q-V Lissajous图形法研究了激励电压V、激励频率.f对介质阻挡放电电学参量的影响.试验结果表明:提高V,f可有效提高介质阻挡放电的放电功率P、电荷传输量Q;当介质阻挡放电装置结构参数确定后,V,f对等效总电容C的影响不大,电介质层等效电容Cd随V,f的增大而增大,放电气隙等效电容Vg随V,f的增大而略有下降;气隙有效电场强度Eg随V的升高而增大,f对Eg的影响不大;该介质阻挡放电产生的平均电子能量较高,可用于臭氧发生器等设备.     

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.     

狭缝介质阻挡放电电子密度

利用平行管水电极介质阻挡放电装置,在大气压氩气和空气混合气体中,得到了均匀狭缝等离子体,并采用光谱方法,研究了微间距介质阻挡放电的放电丝分布均匀时电子密度.实验测量了等离子体发射的氩原子696.54 nm谱线,通过反卷积程序分离出Stark展宽,由此得到均匀放电时等离子体电子密度约为8.79×1015cm-3.     

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。     

不同级联方式的多级沿面介质阻挡等离子体激励器的放电和反推力特性研究

为研究不同级联方式下,多级沿面介质阻挡等离子体激励器的放电和反推力特性的不同,本文基于典型的沿面介质阻挡等离子体激励器结构,开展了单级、两级并联和两级串联激励器在静止大气环境下的放电实验和天平测力实验。实验中,激励器的驱动电压波形为正弦波,频率为1 kHz~3 kHz。通过高压探头和电子天平分别测得激励器工作的电流、电压信号和其产生的反推力,基于Lissajous图分析了激励器的放电功率。最后,从伏安特性、放电功率、反推力和放电辉光等方面对实验结果进行了对比分析,获得以下结论：在同样的驱动电压参数下,两级并联激励器的放电电流、放电功率和反推力均相对最大,两级串联激励器的则相对最小,单级激励器居中。在工作模式方面,两级并联激励器的每级承载电压相同,相互独立,放电同步,但存在逆向放电;两级串联激励器的每级间存在强耦合,承载电压不同,放电不同步,接高压端级放电优先,近接地级放电迟缓,由于等势体的存在,不存在逆向放电。