介质阻挡放电中两种带有沿面放电的超四边形斑图研究

发布时间：2020-10-23 13:57

　　 在本研究中,对介质阻挡放电中两种带有沿面放电的超四边形斑图(带有沿面放电的点线超四边形斑图、沿面放电相互作用形成的超四边形斑图)的组成成分、放电顺序以及形成机理等进行研究。以上两个斑图的宏观结构对称性高,其微观形成机理以及微观组成无法用肉眼观测,所以本文利用ICCD的微观拍摄功能对上述的斑图进行细致的研究,而且在本次研究工作中,对沿面放电与体放电之间的关系作了更进一步的研究,同时也提出沿面放电的存在能够促进体放电的产生。另外对沿面放电与沿面放电之间的相互作用也进行了进一步的研究,发现当外加电压足够高时,介质阻挡放电中所产生的沿面放电相互之间有着较强的排斥作用,进而促使一种新型斑图的出现。首先,在介质阻挡放电系统中研究了一个带有沿面放电的点线超四边形斑图(DLSSPSD),也第一次指出了沿面放电可以促进体放电的产生。这个斑图有三种不同的组成形态,分别是亮点、暗点以及亮线。带有沿面放电的点线超四边形斑图的时空结构用高速录像机、高速照相机、光电倍增管等来进行研究。这些结果表明,在带有沿面放电的点线超四边形斑图中,位于暗点和亮线的体放电在外加电压的上升沿和下降沿都有产生,其产生的机制是:由亮点诱导产生的沿面放电将会转移亮点的表面电荷,从而使得在暗点和亮线位置有一个较高的表面电荷密度,这个高的表面电荷密度将会促使在暗点和亮线位置体放电的产生。最后,还对有沿面放电的点线超四边形斑图中的组成成分亮点、暗点以及亮线的氮分子第二正带系(C~3Π_u→B~3Π_g)的发射谱线和氩原子696.57nm(2P_2→1S_5)的谱线展宽进行采集,所得的相关结果跟以前的结果相一致,进一步的证明本次研究结果的正确性。其次,在介质阻挡放电中首次研究了由沿面放电相互排斥作用而形成的超四边形斑图,该斑图由亮点,暗点,亮线组成。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。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作用形成的,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,其中仅有一次发生于外加电压的下降沿,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。
【学位单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：O461.2
【部分图文】：

其中至少有一个电极是用绝缘材料覆盖着的。它通常被用来产生非平衡体，另外在工业应用[19-32]中也得到了相对较广泛的应用，比如光源处理、臭氧料表面改性等。在 DBD 系统中，固体电极和液体电极是最常用的两种电极。水水具有良好的透光性和化学稳定性，比热容大、升温慢等特点，正是因为这些特斑图研究领域得到了广泛的应用，并因为水的高透光性可以实现对相关斑图进行量。近些年来，大量的放电斑图在用水做为电极的装置中被发现，例如四边形四边形斑图，点线超四边形斑图，细胞斑图，白眼超四边形斑图[33-37]。斑图是一种典型的时间和空间分布不均匀的自组织现象，它在自然界中广泛而且也在很多实验系统中被观察到，在实验系统中发现的这些斑图能够很好的与中的斑图相对应，对相关实验斑图的研究也能够在一定程度上揭示自然界斑图的形成，比如在图 1-1 中就给出化学反应扩散系统[38-48]、法拉第系统[49-58]、Rayleig对流系统[59-65]和介质阻挡气体放电系统[66-87]中的一些斑图，同时也给出了与这些对应的自然界斑图。

置中，所用的实验装置如下图 2-1 所示，电极是两6 毫米厚的玻璃板密封并充满水。将金属环浸入每交流电的频率和电压可变，不同的斑图所对应的平行放置的水电极中间放入玻璃边框，玻璃边框研究中，两个斑图的发现都是用一个厚度为 4 mm放电边界。双水电极被密封在一个气体含量可调（Model 2XZ-4）来改变。主要测量仪器和记录PO4054, 500 MHz）、数码相机、光电倍增管 PMTH0047）和光谱仪（ACTON SP-2758，CCD:1340ematica，CamWare 等软件来对所得到的数据进行

放电中首次发现带有沿面放电的点线超四边形斑图形态有三种，分别是亮点、暗点以及暗线。通过亮度上相差不大，这在一定程度上也表明暗点和耦合器件（ICCD）相机、光电倍增管和高速录像机以及亮线的位置有体放电的存在，亮点在外加电有一次发生在外加电压的下降沿（外加电压绝对值，暗点和亮线位置在外加电压的上升沿和下降沿都产生的沿面放电（SD）转移的高表面电荷密度促进生，最后也对斑图的形成以及具体的促进作用进 Physics of Plasma 上发表。压升高放电的演化顺序
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本文编号：2853127