锯齿波频率对介质阻挡放电光谱特性的影响

采用微间隙平行平板介质阻挡放电(DBD)装置，以氩气作为工作气体，研究了锯齿波激励下DBD的放电图像、发光信号、发射光谱与锯齿波频率的关系。研究发现随锯齿波频率增加，DBD会从均匀模式(低于10 kHz)，经历微放电丝与均匀放电共存，并最终过渡到微放电丝占据全部的电极区(频率高于35 kHz)。外加电压和发光波形表明，锯齿波频率较低时的均匀放电对应高占空比的阶梯放电。随频率增大，出现微放电丝后，发光波形呈现多脉冲形式，且电压半周期中的发光脉冲个数随着锯齿波频率的增大而减小。当锯齿波频率高于35 kHz时，每半个电压周期的发光脉冲个数减小为一个(单脉冲放电)。通过对放电的发射光谱进行研究，发现发射光谱中包含氮分子的第二正带系(C3Π_u→B3Π_u)，OH(A2Σ+→X2Π)和ArI的特征谱线。研究表明OH(308.8 nm)和ArI(750.4 nm)的谱线强度均随锯齿波频率的增大而增大。     

液体电极上辉光放电丝的运动特性研究

大气压液体电极放电在生物医疗、化学降解、环境保护等众多方面具有广泛的应用前景,引起了研究者的关注.本文利用直流电压激励棒-水电极装置,在6 mm气隙间产生了大气压辉光放电.研究发现,随着电流的增大,放电由锥状转变成柱状,且此过程中水面上放电环的直径先增大后减小.利用高速照相机对放电进行研究,发现锥状放电是由单个放电丝旋转形成的.通过测量放电的伏安特性,表明放电处于正常辉光机理.利用光谱学方法,研究了不同电流下的振动温度、转动温度和谱线强度比I_(391.4)/I_(337.1),发现它们均随电流的增加而增大.根据气体放电理论,分析和解释了放电丝的运动机理,并对水面上放电环直径随电流的变化关系进行了解释.这些结果对于大气压液体电极放电的理论研究和实际应用均具有一定参考价值.     

锯齿波激励氩气介质阻挡放电的发光特性

采用平行平板结构的微间隙介质阻挡放电装置,在锯齿波电压激励下产生了电流波形具有平台状的阶梯模式放电。研究发现,随锯齿波电压峰值的增大,放电平台的持续时间和幅值随之增加。采用光学方法对单个放电平台的时间演化进行研究,发现其放电机制属于大气压汤森放电。通过对放电的发射光谱进行采集,发现包含氮分子的第二正带系(C~3Π_u→B~3Π_u)、OH(A~2∑~+→X~2Π)和ArⅠ的特征谱线。随锯齿波电压峰值的增大,OH(308.8 nm)谱线强度和分子振动温度增加,但电子激发温度减小。通过对ArⅠ(750.4 nm)强度进行比较,发现相同峰值电压下锯齿波激励介质阻挡放电比正弦激励介质阻挡放电产生的谱线强度更大。利用气体放电理论,对上述物理现象进行了定性解释。     

介质阻挡放电点燃大气压直流均匀放电的光谱研究

由于大气压均匀放电等离子体在工业领域具有广泛的应用前景，为了获得大尺寸的大气压均匀等离子体，采用氩气作为工作气体，在大气压空气环境中利用同轴介质阻挡放电点燃了针-板电极间的大气隙(气隙宽度达到5 cm)直流均匀放电。研究发现，同轴介质阻挡放电能够有效降低针-板电极间的击穿电压。该均匀放电由等离子体柱、等离子体羽、阴极暗区和阴极辉区组成。其中等离子体柱和阴极辉区都是连续放电。而等离子体羽不同位置的放电是不同时的。事实上，等离子体羽放电是由从阴极向着等离子体柱移动的发光光层(即等离子体子弹)叠加而成。利用电学方法测量了放电的伏安特性曲线，发现其与低气压正常辉光放电类似，均具有负斜率。采集了放电的发射光谱，发现存在N₂第二正带系、氩原子和氧原子谱线。通过Boltzmann plot方法对放电等离子体电子激发温度进行了空间分辨测量，发现等离子体柱的电子激发温度比等离子体羽的电子激发温度低。通过分析放电机制，对以上现象进行了定性解释。这些研究结果对大气压均匀放电等离子体源的研制和工业应用具有重要意义。     

Influence of oxygen addition on the discharge characteristics of an argon plasma jet at atmospheric pressure

Plasma jet is an important low-temperature plasma source in extensive application fields. To promote the production of active oxygen species, oxygen is often introduced into the inert working gas. However, the influence of oxygen content on the discharge characteristics of an argon plasma jet is not clear. Aim to this status, an argon plasma jet in a single-electrode geometry is employed to investigate the influence of oxygen concentration (C_O) on discharge aspects. Results indicate that with increasing C_O (≤ 0.6%), the plume transits from a diffuse morphology to a hollow structure. Electrical and optical measurements reveal that both discharge number per voltage cycle and pulse intensity alter with varying C_O. Moreover, discharge morphologies of negative and positive discharges obtained by fast photograph also shift with varying C_O. Besides, optical emission spectra are collected to investigate atomic C_O, electron density, and electron temperature. The results mentioned above are explained qualitatively, which are believed to be of great significance for the applications of atmospheric pressure plasma jet.