具有调制作用的介质阻挡放电气隙中的超四边形斑图

在基于水电极的介质阻挡放电中,采用了带有9个相同且规则对称排列的正方形孔的玻璃板作为边界,得到了多个具有相同单元格结构的超四边形斑图,并对其时空动力学进行研究,分析了斑图形成的机制.结果表明每个单元斑图由边长不同的3个正方形子结构嵌套而成,第1个正方形子结构在小单元几何中心位置由4个小点组成,第2套子结构嵌套在第1个正...     

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.     

沿面放电相互作用形成的超四边气体放电斑图

在介质阻挡放电中首次发现了由沿面放电相互排斥而形成的超四边形斑图,该斑图是由亮点、暗点、亮线组成的.用普通相机对该斑图进行短曝光拍摄,发现暗点是由四个小点组成的.用高速录像机对斑图进行曝光时间为20μs的拍摄,发现暗点是由沿面放电的相互排斥形成的,亮点是体放电.用逐渐增加高速录相机曝光时间的方法对斑图进行拍摄,结果发现,亮线是沿面放电在长时间下叠加而成的.对斑图的亮暗点的光强作了对比,发现亮点和暗点的光强之比约为10.用光电倍增管对斑图进行光信号的测量发现亮点在每半周期内进行多次放电,其中仅有一次在电压的下降沿,也反映出暗点和亮线的放电模式与亮点不一样.最后通过光谱的测量表明:亮点与亮线和暗点有不同的等离子体参数,证实亮点和暗点是不同的放电模式.最后采用壁电荷理论对斑图的形成进行了解释.     

介质阻挡放电中新型超四边形斑图的研究

在高氩气含量的混合气体放电中,首次观察到大小点不完全插空的新型超四边形斑图.采用高速相机(ICCD)和光电倍增管(PMT),对此斑图的时空动力学进行了研究.结果表明,斑图由三套不同的子结构相互嵌套构成,每半个电压周期内子结构的放电顺序为:小点-大点晕-大点中心点.并且在每半个电压周期的下降沿,中心点的放电对应着两个明显的电流脉冲,放电时刻具有选择性.经分析可知:由于中心点在下降沿放电的时刻具有选择性,中和掉大点晕的壁电荷量不同,导致不同的中心点周围电场强度不均,因此每个小点不在4个大点结构的中心"插空放电".     

超六边形斑图的4种形成途径

为了减弱在斑图形成时实验条件的限制,获得同一斑图的多种形成途径,利用双水电极介质阻挡放电装置,在空气/氩气混合气体放电中,观察到了超六边形斑图的4种形成途径.在不同气压和氩气含量下,研究了4种斑图包括不规则六边形斑图、六边形斑图、四边形斑图和四六边形共存斑图到超六边形斑图的演化.实验发现随气压及氩气含量的变化,它们向超六边形斑图演化时的出现范围由大到小依次是六边形斑图、四六边形共存斑图、不规则六边形斑图和四边形斑图.     

介质阻挡放电中带线六边形斑图

在介质阻挡放电系统中首次发现了带线六边形斑图.利用高速照相机和光电倍增管对斑图的时空结构和时间相关性进行测量,发现该斑图是由带线六边形内的中心点、带线六边形上的点及线和带线六边形内晕3套子结构组成,分别将其记作C(center),V(vertex)+L(line),H(halo),放电全部发生在电压上升沿.利用2个光电倍增管同时对V、L处进行测量,发现二者都在第2个电流脉冲放电且放电顺序随机.利用高速录像机拍摄曝光时间为50 μs放电照片,发现L是由随机放电丝组成.利用壁电荷理论解释带线六边形斑图的时空结构及形成机制.     

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.     

亮暗点蜂窝斑图中等离子参量的光谱测量

在纯空气或者空气-氩气混合气体介质阻挡放电装置中,观察到由中心点、顶点和连线组成的亮暗点蜂窝斑图.3套结构呈现出了不同的亮暗状态,表明它们的等离子状态和参数可能不同.本工作利用发射光谱法,研究了其分子振动温度和转动温度随氩气体积分数的变化情况.结果表明:在同一条件下,分子振动温度由低到高依次为中心点、顶点、连线,而转动温度则几乎相同.随着氩气体积分数的增加,3套结构的分子振动温度都呈下降趋势,转动温度则变化不大.     

一种D_(2h)对称性放电气隙中气体放电斑图的研究

介质阻挡放电系统中首次在具有D_(2h)对称性放电气隙中获得斑图.该放电气隙是由4个条型结构组成,每个条型都是由圆形和矩形交替排列属于D_(2h)点群,在圆形与矩形的放电气隙双重调制下获得斑图的演化是从D_(4h)向D_(2h)的转变,并实现一种可调控的等离子体光子晶体.本实验对圆形区域内的放电行为进行研究.采用高速照相机对其时空结构进行测量,结果表明,斑图Ⅱ是由中心点、边框点、晕三套子结构相互嵌套而成,晕的形状呈环状.用高速录像机对环状的晕进行拍摄,可以观察到晕是由随机放电丝组成.采用光谱仪分别对不同子结构的等离子体参量进行测量.最后用壁电荷理论解释分析了斑图形成的机制以及环状晕形成的原因.     

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。     

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.     

气体放电超六边形斑图的时空动力学测量

采用特殊的双水电极的介质阻挡放电装置,得到了特殊的超六边形斑图,其有2个独立的波模qs,Khc,遵循三波共振原理qs1+qs2=Kch.并对其时空动力学进行了研究,此种斑图由2套次结构交替放电形成,所有小点同时放电,大点同时放电.     

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.     

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.     

周期性空间驱动下的复杂斑图

采用耦合的反应扩散系统,研究了周期性空间驱动下的图灵模之间的作用以及时空斑图的形成机理.研究发现,通过空间周期性外界驱动,可以引入一个新的图灵模,该模式和系统本征模之间相互作用,可以形成空间上更为复杂的斑图,例如超黑眼斑图和超白眼斑图.此外,结果表明外界驱动的驱动强度也可以改变新斑图的类型.     

超点阵斑图形成前放电丝时空特征

为了更清楚地了解超点阵版图形成的规律,实验研究了介质阻挡放电中超点阵形成前放电丝的时空特征.结果发现,如果单个放电丝边界呈锯齿状,放电丝没有固定的运动方向,并且单个放电丝的放电时间间隔没有明显的长短交替行为,那么升高外加电压后斑图不会演化成超点阵斑图.如果单个放电丝的边界平滑、相互之间存在粘连并且运动方向总朝着几个固定的方向,单个放电丝的放电时间间隔有明显长短交替行为,那么升高外加电压将出现超点阵斑图.     

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.     

介质阻挡放电系统中不同对称性斑图的演化

利用双水电极实验装置,在介质阻挡放电系统中观察到了具有不同空间对称性的斑图之间的演化过程.在实验中,通过改变外界驱动电压发现:在升高电压的过程中,条纹斑图会发生失稳,并逐渐形成六边形斑图;形成规则的六边形斑图后,降低驱动电压,六边形斑图会失稳再次形成条纹结构.进一步降低驱动电压,在条纹斑图中观察到了横向调制失稳现象.     

方波占空比对大气压辉光放电斑图的影响研究

利用方波电压激励针-水电极装置,在针水间隙产生了大气压辉光放电.随着方波电压占空比的减小,在水面上观察到了亮盘、亮盘与外环、同心三环、三环与中心点四种斑图.通过研究电压、电流波形发现,放电只产生在负极性电压下,放电电流由脉冲区和恒定区两部分组成,有很好的周期性.并且随着占空比的减小,放电的起始电压增大,峰值电流也增大.采集了水面斑图的发射光谱,发现主要有氮分子的第二正带系N_2(C-B)和第一正带系N_2(B-A)、氮分子离子的第一负带系N_2~+(A-X)c和OH的谱线带系(309 nm).利用Lifbase软件拟合OH的光谱获得了气体温度,发现随着占空比的增大,气体温度升高.通过同步触发放电电流和ICCD,研究了不同斑图的时空演化.结果表明,水面斑图在电流脉冲区逐渐形成,而在电流恒定区不发生明显变化.考虑到空间负电荷,利用放电基本理论对以上现象进行了分析和解释.