单针-板电极电晕-介质阻挡放电特性研究

研究以玻璃纤维为填充介质的单针-板电极的电晕-介质阻挡放电特性,测量了放电电压、电流波形,计算了放电功率,比较了有、无玻璃纤维填充时放电电流的差别及放电功率随放电间隙距离、电容电流、放电电压的变化关系,分析了填充介质对针-板电极的电晕-介质阻挡放电特性的影响.研究结果表明:大气压条件下纯空气间隙与有玻璃纤维介质填充时的针-板电极的电晕-介质阻挡放电相比:①后者的放电的起始电压更低,放电功率更大;②后者连续放电电流显著减小,而放电脉冲数量和脉冲电流幅值显著增加;③后者负电晕放电有非常明显的放电脉冲,而前者则主要表现为连续的放电电流.     

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。     

介质阻挡放电的气体参量和电学参量

在10kHz频率级上，用李萨茹图形法测量了介质阻挡放电连续处理装置的放电功率；分析了低频介质阻挡放电的电压分布；研究了氩气以及氩气分别与氮气、氢气和氧气混合后的气体成分、气流量对放电效果的影响；系统测量分析了气体放电时的最大转变电压以及相应的极板充电电流、放电功率和功率密度随气隙厚度的变化。     

大气压下介质阻挡放电的发射光谱

为了研究大气压下气体介质阻挡放电的微观机理,利用Maya2000-pro光谱仪采集了气体介质阻挡放电的发射光谱,分析了介质阻挡放电型低温等离子体反应器的放电参数、气体体积流量和气体组分对发射光谱强度的作用规律,并依据气体放电发射光谱研究了放电空间的活性物质和氮气氩气混合气的放电机理.结果表明:大气压下氮气放电会产生第2正带系的跃迁辐射光谱;氮气放电的特征谱线强度随激励电压峰峰值与放电频率的升高而增大;氮气放电的激发态物质种类不随放电参数的改变而改变;在放电功率不变的情况下,特征谱线强度随气体体积流量变化不明显;氮气氩气混合气放电时,观察到明显的潘宁效应,且气体放电的击穿电压峰峰值随混合气中氩气体积分数的升高而下降.     

氮气大气压介质阻挡放电发射光谱诊断

用发射光谱法对氮气大气压介质阻挡放电等离子体进行了诊断,测出了N2(C^3∏g-B^B∏g)的337．1nm谱线强度随气体流量、电极间距、放电电压以及放电频率的变化规律．发现光强在气体流量为300mL／min或电极间距为1．5mm时有一个最大值;光强随放电电压及频率的增加而增强．但放电频率或电压增加到某一值时,光强的增强产生了突变,这时放电从丝状介质阻挡放电转变成准辉光介质阻挡放电;测得了放电电压电流波形、电压-电荷李萨如图形、时间分辨的发射光谱,发现丝状介质阻挡放电的微放电通道是随机分布独立存在的,相互不受影响;而准辉光介质阻挡放电的微放电通道之间产生叠加,并相互影响。     

介质阻挡放电中气流对放电特性的影响

研究了介质阻挡放电中放电特性随气体流量的变化.结果表明,击穿电压、放电的空间分布、电流波形等均随气体流量的改变而改变.击穿电压在静态气体中最高,随气体流量的增加呈现复杂行为;放电的空间分布在气体流量增加过程中由类四边形斑图转变为均匀的类辉光放电,最后出现局部的条纹斑图;而此过程中电流的脉冲数则先减小后增加.实验发现,存在一个适当的气体流量,使得击穿电压出现最低值,放电区呈现均匀的类辉光放电.     

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。     

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.     

伪火花放电开关的实验研究

设计了典型参数下的伪火花放电开关,进行了空气介质下的放电实验研究.测量了伪火花开关耐受电压与气压关系曲线,确定了产生伪火花放电的气压范围.研究表明,当间隙距离和孔径均为3mm时,开关的伪火花放电气压范围为4～29Pa.实验发现,在伪火花放电和普通辉光放电之间存在一气压阈值,在本文实验条件下,该点的气压为29Pa,此时开关放电电压为2kV.测得了单间隙伪火花开关耐受电压的上限值(40kV),并对此现象进行了理论分析.计算了开关的放电电流密度和电流上升陡度,当导通电流为93kA时,其电流密度大于1 7×104A/cm2,电流上升陡度大于7 8×1010A/s,反峰系数为90%.最后,分析了伪火花开关的设计要点与性能影响因素.     

测量介质阻挡放电功率的一种新方法

为了解决传统的用于测量介质阻挡放电功率消耗的功率表达，高压侧电流电压测量法,q-V轨迹Lissajous图形法等在准确性，方便性，实用性等方面所存在的问题，并真实地反映放电装置消耗的功率，对介质阻挡放电装置等效电路及传统测量方法的分析比较及实验验证，认为应用高压电桥Lissajous图法测量介质阻挡放电功率消耗是一种更加精确，方便，可靠，实用的方法。     

中等pd值介质阻挡放电中的六边形斑图

实验采用双水电极装置,在中等pd(p为气体的压强,d为放电间隙)值介质阻挡放电中观察到了六边形斑图.实验发现,随电压的升高,六边形斑图是由弥散放电模式演化而成.通过测量各模式的光电流信号,发现在弥散放电模式时放电脉冲是单个的,而出现丝状放电时光信号表现为多个脉冲,且放电脉冲个数随外加电压的升高而增加.     

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.     

提高高频离子源性能的研究

研制了一台4MV静电加速器用高频离子源;测试并分析了振荡器板压、离子源气压和引出电压对离子束品质的影响;在575V板压、7.7×10-4Pa气压、1.6kV引出电压和21kV聚焦电压的状态下,得到了束流为169μA、质子比为88%的稳定离子束.     

氩气介质阻挡放电中的图灵斑图

采用特殊设计的水电极介质阻挡放电装置,使用氩气在一个大气压的实验条件下获得了稳定的图灵斑图,并通过对放电电流和光信号进行研究,发现这时放电是弥散的.实验表明稳定斑图的形成与放电间隙的气体成分、电源电压和频率等都有一定的关系.     

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.     

溅射功率及压强对磁控溅射Mo薄膜电学性能和表面形貌的影响

采用直流磁控溅射的方法在普通玻璃衬底上沉积Mo薄膜,研究了工作压强、溅射功率对Mo薄膜的电学性能、表面形貌的影响.实验表明,在我们所使用的压强范围内(O.2～2.O Pa),溅射压强低时,沉积速率较快,制备出的薄膜导电性能亦较好;O.4 Pa时达到最佳值,电阻率为1.22×10-4Ω·cm,且扫描电镜(SEM)图显示薄...     

空心针-板电极中较大体积的大气压均匀放电

利用空心针-板电极装置,在大气压空气中产生了直流激励的均匀氩气等离子体羽.电学和光学测量结果表明,虽然采用直流电源驱动,但放电为周期性的脉冲.每个脉冲对应一个等离子体子弹从空心针向着阴极的传播过程.对放电特性随放电电压、电极间距和氩气流量的变化关系进行了研究.发现放电频率随电压的升高而增大,随距离和氩气流量的减小而增大.以直流空心针-板电极作为放电单元构成阵列,得到了较大体积的大气压均匀放电.     

脉冲叠加直流激励辉光放电特性

辉光放电产生的低温等离子体具有广泛的应用前景,日益成为研究热点。本文提出了一种采用脉冲叠加直流的方式来激励辉光放电的实验装置。选取氩气作为反应气体,本实验在低气压下进行,利用参数可调的高频脉冲电源和直流电源进行激励。研究了不同激励方式下击穿电压和电流的变化规律。实验发现：直流辉光放电击穿电压最低,约为380 V,但是在放电过程中放电管发热比较严重;脉冲辉光放电所需击穿电压为450～600 V,但其存在反复击穿;而脉冲叠加直流激励辉光放电则降低了脉冲击穿电压,最低约为400 V,且改善了放电管发热严重的问题。     

Evaluation of energy transfer and utilization efficiency of azo dye removal by different pulsed electrical discharge modes

The degradation of an azo dye, acid orange 7 （AO7）, caused by different high voltage pulsed electrical discharge modes （spark, streamer and corona discharge） induced by the various initial conductivities was investigated. A new type of pulsed high voltage source with thyratron switch and Blumlein pulse forming net （BPFN） was used. The typical discharge waveforms of voltage, current, power, pulse energy and the pictures of spark, streamer and corona discharge modes were presented. The results indicated that pulsed electrical discharges led to complete decolorization and substantial decrease of the chemical oxygen demand （COD） of the dye solution. The main intermediate products were monitored by GC-MS. The discharge modes changed from spark to streamer and to corona discharge, and the streamer length decreased with the liquid conductivity increasing. At a constant input power, the peak voltage, peak current, peak power and energy per pulse of the three discharge modes ranked in the following order： spark 〉 streamer 〉 corona. The effective energy transfer efficiency of AO7 removal was higher for spark discharge （57.2%） than for streamer discharge （40.4%） and corona discharge （27.6%）. Moreover, the energy utilization efficiency of AO7 removal for spark discharge was 1.035×10^9 mol/J, and for streamer and corona discharge they were 0.646×10^-8 and 0.589×10^-8 mol/J. Both the energy transfer efficiency and the energy utilization efficiency of spark discharge were the highest.