氦气下介质阻挡放电表面电荷分布规律

为探究表面电荷在介质阻挡放电(DBD)放电模式转化中的作用机制，对不同电压参数下的表面电荷分布进行了实验研究。首先，根据Pockels效应搭建了微秒级分辨率的表面电荷测量系统，并使用该系统测量常压氦气环境中平板电极在不同电压参数下的介质表面电荷密度二维分布与放电电流波形，统计表面电荷在各密度区间中的概率分布；然后，根据得到的电流波形、表面电荷密度二维分布与概率分布，对不同电压参数下的放电模式进行了判断；最后，分析不同放电模式的电荷密度二维分布与概率分布，得到外加电压参数变化时介质表面电荷对放电模式转化的作用机制：在下次放电前，介质表面积聚的电荷与气隙中残存的带电粒子会产生反向电场，使得放电更容易在该区域发生，从而促使放电模式从均匀放电向丝状放电演化。实验结果表明：随着电压的增加，表面电荷分布从单个电荷斑逐渐向多个电荷斑转变，放电模式表现为不同形式的丝状放电；随着频率的增大，表面电荷分布由均匀分布转变为电荷斑分布，且电荷斑直径不断增大，电荷总量从0.21 nC增加到0.41 nC。研究结果可为表面电荷对常压介质阻挡放电中放电模式演化的影响机制提供参考。