气体成分对等离子体斑图的影响

采用双水电极介质阻挡放电装置,在大气压下研究了氩气和空气混合气体中气体成分对等离子体斑图(包括四边形斑图和六边形斑图)的影响.四边形斑图和六边形斑图的电压范围随着空气含量的增加而逐渐增大.实验测量了击穿电压随空气含量变化的关系.结果发现:击穿电压随着空气含量的增加而增大,但不成简单的线性关系.在氩气放电中,击穿电压值随着放电间隙的增大而增大.     

气体成分对介质阻挡放电中超四边形斑图的影响

采用介质阻挡放电装置,研究了1.01×105Pa下空气和氩气的混合气体中气体成分对超四边形斑图的影响.实验发现,随着空气体积分数的增大,产生超四边形斑图所需要的驱动电压也随之升高,同时,超四边形斑图越来越不稳定,放电丝直径逐渐变小,当空气体积分数大于4%时放电丝个数由每行6个增加到7个.     

介质阻挡放电中不同斑图的微放电通道中分子振动温度研究

采用特殊的水电极介质阻挡放电实验装置,在空气/氩气介质阻挡放电中得到了四边形斑图、六边形斑图,通过对氮分子第2正带系(C3Πu→B3Πg)的发射光谱进行分析,研究了这2种斑图的微放电通道中的氮分子的振动温度.实验结果表明,随着外加电压升高出现的四边形斑图和六边形斑图,其微放电通道中的分子振动温度依次升高.     

氩气放电中不同形状边界下的六边形斑图研究

采用双水电极实验装置,在1.01×105Pa氩气介质阻挡放电中,研究了不同边界形状条件下得到的六边形斑图.实验发现,六边形斑图的形成及演化不随边界形状的改变而改变,各种边界形状下得到的六边形斑图放电特性相似.还讨论了壁电荷在其形成过程中起到的作用.     

介质阻挡放电中斑图的傅立叶分析

采用特殊的水电极介质阻挡放电实验装置,获得了大气压下氩气与空气混合气体放电的稳定的斑图.用二维FFT(Fast Fourier Transform)的方法把斑图变换到频域中,通过对频谱细致的分析及图像的相关运算,给出了斑图的结构,分别为类六边形、六边形和不规则结构.     

发光斑图随放电功率转化研究

在氩气和空气的混合气体放电过程中,随着外加电压先增加后减小,放电丝经历了从少量的随机排布到规则的有序斑图并最终回到无序随机分布的演化过程.同时比较了不同湿度,其他放电参数相同条件下团簇斑图、振动超六边形斑图及谐振超六边形斑图.在实验中,保持驱动频率为53 kHz,将3 300 pF测试电容替换测试电阻,随斑图演化用示波器采集相应斑图的输出电压及电容两端的电压波形,利用电容电压计算得到放电期间流经电容的电荷量,拟合出李萨茹图形,进而得到放电间隙所消耗的功率.结果发现,随电压的先增加后减小,放电功率也呈现先增加后减小的变化趋势且放电功率随湿度的增加而增加.     

介质阻挡放电中D_(2h)超点阵斑图的研究

在介质阻挡放电系统中,首次观察到一个由六边形点阵和四边形点阵嵌套而成的D_(2h)超点阵斑图.采用高速照相机(ICCD)研究了D_(2h)超点阵斑图的时空动力学结构,分析可知:D_(2h)超点阵斑图是由六边形子点阵、晕和四边形子点阵相互嵌套而成,且在每个外加电压半周期内子点阵的放电顺序依次为:六边形子点阵、晕、四边形子点阵.通过分析演化过程中出现的一系列斑图,发现对称性的演化顺序为:D_(4h)-D_(4h)和D_(6h)的混合态-D_(2h)-D_(2h),演化过程中斑图的对称性逐渐降低.通过分析子结构的对称性发现六边形子点阵、晕和四边形子点阵均属于D_(2h)点群.利用发射光谱法采集了氮分子(N_2)第二正带系(C~3∏_u→B~3∏_g)的发射谱线和氩原子696.57 nm (2P_2→1S_5)处的发射谱线,并计算得到了D_(2h)超点阵斑图中不同子结构的分子振动温度和电子密度.结果显示3套不同子结构的分子振动温度和电子密度相近,由此表明3套不同子结构的等离子体状态基本相同.最后,用壁电荷理论对斑图的形成进行分析.     

介质阻挡放电中的六边形与四边形混合结构

采用特殊的水电极介质阻挡放电实验装置,首次在空气介质阻挡放电中得到了六边形斑图、四边形斑图及它们的混合结构.分析了六边形斑图中晶轴的取向与缺陷对的特性.通过图像的相关运算得到了这种混合结构中六边形的空间位置分布.     

介质阻挡放电中暗环白眼超四边形斑图的研究

本实验首次在双水电极介质阻挡放电装置中获得暗环白眼超四边形斑图.该斑图的每个四边形晶胞内都包含一个由黑色圆环围绕的中心亮点.这种黑色圆环围绕中心亮点的结构类似于白眼晶胞,称为暗环白眼.利用高速照相机研究暗环白眼超四边形斑图的时空结构.结果发现,暗环白眼超四边形斑图由4套不同的子结构相互嵌套而成,在每半个外加电压周期内,子结构的放电顺序依次为:中心亮点-亮点晕-顶点四边形-顶点连线.其中,暗环白眼是由中心亮点和周围的环形不放电区域组成的.利用壁电荷理论解释了暗环白眼超四边形斑图的形成机制和暗环的形成原因.     

介质阻挡放电的斑图和频域分析

采用双水电极介质阻挡放电装置,利用光学方法研究了6.06×104Pa氩/空气混合气体的斑图演化过程.结果表明随驱动电压从击穿值不断增加,斑图经历了一系列的演变过程:均匀放电、六边形结构、随机微放电丝结构、第二次六边形斑图、四边形斑图、条带斑图、最后又出现均匀放电.用二维傅立叶变换的方法把斑图变换到频域中,得到了频域下的斑图并对其进行了分析.     

不同图灵模作用的几种斑图

采用双层耦合的CIMA模型,研究了不同图灵模相互作用时斑图的选择、形成机制.结果表明:当2个子系统分别处在超临界和次临界分岔点附近时,超临界图灵模和次临界图灵模相互作用产生耦合,得到六边形和超六边斑图;当2个子系统激发的图灵模均为超临界模时,二者之间不发生耦合,每个子系统各自形成简单的条纹斑图;当2个子系统激发的图灵模均为次临界模时,2个模产生相互作用,系统最终选择完全相同的"豆角"斑图.此外,图灵模的分岔类型还改变斑图的空间对称性.     

双层Lengyel-Epstein模型不同耦合形式下的图灵斑图

采用双层Lengyel-Epstein模型研究了2个子系统在不同耦合形式下斑图的形成机制。研究3种不同波数比的条件下,耦合形式和耦合强度对斑图的形成的重要作用。当波数比为1时,2个子系统会出现相同的简单斑图(如简单六边形、四边形和条纹斑图),耦合形式和耦合系数的改变未对斑图的形成产生影响;当波数比大于1时,短波系统出现种类丰富的复杂斑图。由于图灵模间发生共振耦合:线性耦合系统出现白眼超六边和类蜂窝斑图,非线性耦合系统选择环状超六边和白眼等复杂超点阵斑图。另外,2种耦合形式图灵模产生共振所需的耦合强度不同。     

Harmonic hexagonal superlattice pattern in a dielectric barrier discharge at atmospheric pressure

We report a harmonic hexagonal superlattice pattern in a dielectric barrier discharge in air/argon mixture at atmospheric pressure. The bifurcation scenario of harmonic hexagonal superlattice pattern with the applied voltage increasing is given. The phase diagram of the pattern types as a function of the applied voltage and the air-concentration is obtained. The hysteresis of pattern transitions at the upward and downward stage of the applied voltage is observed. The correlation measurements indicate that harmonic hexagonal superlattice pattern is an interleaving of two different transient sublattices. The spatial power spectrum demonstrates that harmonic hexagonal superlattice pattern has two separate wave vectors. Both small wave vector qh and big wave vector Kh, belong to the harmonic mode, and they obey a triad resonant interaction qh^1 ＋ qh^2 = Kh.     

介质阻挡放电中四边形向超四边形斑图的转化

利用双水电极介质阻挡放电装置,在高pd值流光放电模式下,分别获得了四边形斑图和超四边形斑图.观察到了2种斑图之间的相互转化和时空对称性破缺.此外,对超四边形斑图中的大点进行了时空分辨测量.结果表明:在每半个电压周期内,大点的中心和边缘均是放电2次,具有相同的时空行为,由此证明了第2次放电应为壁电荷引起,而不是由于存在第2个放电丝.