大气压介质阻挡射流放电离子速度分布的测量

通过测量大气压介质阻挡放电等离子体辐射信号,建立偶极子辐射模型,利用快速傅立叶变换,计算了大气压介质阻挡放电等离子体中离子速度分布。计算结果表明,速度分布偏离麦克斯韦分布,并且随着放电过程的进行,离子速度及相对离子数进行有规律的变化。     

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在同轴圆柱单介质内外双水冷结构的DBD臭氧发生器的放电间隙内分别填充玻璃珠、高铝瓷、石英砂和熔融石英砂等颗粒,研究填充颗粒材料、粒径大小、间隙宽度等参数对臭氧生成效率的影响.结果表明:颗粒材料的介电常数是影响其臭氧制取效果的主要因素,随着介电常数的增加,间隙击穿电压降低,但由于颗粒导致电场的畸变,间隙折合场强增加,臭氧生成的最大能效降低,饱和浓度提升;高铝瓷具有最高的臭氧饱和浓度,与未填充的空床相比,饱和浓度提升136％;对于填充不同粒径熔融石英砂颗粒,随着粒径的增加,间隙击穿电压上升,间隙的折合场强提高,臭氧生成的最大能效降低,而饱和浓度提升;通过在宽间隙内填充介质颗粒可以得到窄间隙宽度的臭氧制取效果.     

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设计建立了同轴圆柱介质阻挡放电线状射流装置,并利用其实现了宽度为50mm的大尺度线状射流,并对射流长度随放电参数的变化进行了研究.研究发现,随气压、流量的增加,射流长度呈先增加后达到饱和;随激励电压的增加,射流长度增加.对氮气射流等离子体进行发射光谱诊断,表明氮气等离子体中主要是氮分子和少量氮原子,并利用光谱拟合得出射流的温度范围为290～350K.     

大气压介质阻挡放电的光谱研究

使用水电极介质阻挡放电装置,分别在大气压空气和氦气中实现了稳定的高气压放电。通过水电极观察两种气体的放电,发现大气压空气中放电为空间随机分布的微放电丝,等离子体是不均匀的,而在氦气中放电没有微放电丝,空间分布比较均匀。比较而言,这种均匀放电产生的等离子体具有更广泛的工业应用前景。对两种气体中放电的电流波形进行了比较,发现空气中放电的电流脉冲在时间上是随机出现的而氦气中放电的电流脉冲在时间上具有周期性,并且空气中放电脉冲宽度约为几十ns而氦气中放电的电流持续时间较长,脉冲宽度大约为1μs。文章还对两种气体中介质阻挡放电发射光谱进行了研究,结果表明大气压氦气中均匀放电的N+₂(B2Σ+_u→X2Σ+_g)谱线391.4nm很强而在大气压空气放电中此光谱线很弱。这些研究结果对高气压条件下均匀放电的实现和大气压辉光放电的工业应用具有重要意义。     

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分别采用空气、氩气大气压介质阻挡放电(DBD)等离子体对重油进行了处理.对经空气DBD等离子体处理后的重油进行粘温特性分析,发现重油粘度升高,流动性变差.红外光谱和四组分分析结果表明重油的重质组分含量升高,重油胶体体系被破坏,同时生成大量刺激性气味气体.为了便于分析气态产物的成分和含量,采用大气压氩气DBD等离子体处理重油并收集气体产物.气相色谱分析发现生成气中含有大量C1-C5的烃类和一定量氢气,其中氢气和甲烷含量占生成气的70％以上.实验结果表明重油在等离子体作用下既发生裂解又发生聚合反应,既生成低碳烃类,本身的流动性也变差.     

大气压下多脉冲均匀介质阻挡放电的研究

基于一维流体力学模型，数值计算研究了大气压下氦气中多脉冲均匀介质阻挡放电的形成原因和性质，分析讨论了所加电压频率、幅值及介质板性质等对多脉冲均匀放电的影响. 模拟结果显示，当放电间隙较小时，由于介质表面积累电荷增加，感应电场增强，在外加电压的每半个周期内，可以形成多个放电脉冲，这些脉冲相应于等时间间隔的分立击穿. 放电间隙越窄，半个周期内形成的脉冲数目越多. 所加电压频率和幅值的变化不仅影响脉冲的幅度，同时也使放电脉冲的数目发生变化，而介质层厚度及介电常数的变化对放电脉冲数目没有明显的影响. 关键词： 大气压均匀放电 介质阻挡放电 数值模拟 等离子体     

大气压射流等离子体放电特性及其灭菌效果

介绍了一种同轴电极的射流等离子体发生装置,可以直接在大气中将生成的氦气辉光放电射流等离子体喷出进行杀菌消毒,无需反应容器和真空系统,并从电压、频率、流速等方面讨论了该同轴等离子体发生器的放电特性。在稳定的放电条件下,利用实验装置进行了大气压下的等离子体灭菌实验,验证了本装置在等离子体灭菌应用上的可行性和易操作性。灭菌结果表明：在最初的2 min内,细菌减小趋势明显,3 min后细菌几乎全部消亡。     

一种大气压放电氦等离子体射流的实验研究

大气压介质阻挡放电（DBD）等离子体射流获得了广泛的应用.但是到目前为止,人们对其形成机理仍不甚清楚.为此,本文对其进行了一系列的实验研究.与其他采用高速CCD进行的研究不同,本文研究的主要手段是两个带有狭缝的光电倍增管,数码相机和电学测量.虽然这些实验条件相对比较简陋,但是本文仍然根据这些实验结果探讨了等离子体射流的形成机理,传输特性,以及影响等离子体射流长度的实验参数,并发现了“电荷溢流”现象. 关键词： 介质阻挡放电 电晕放电 大气压等离子体射流 电荷溢流     

介质阻挡均匀大气压辉光放电数值模拟研究

通过数值求解一维电子、离子连续性方程和动量方程，以及电流连续性方程，计算了氦气介 质阻挡大气压辉光放电电子、离子密度和电场在放电空间的时空分布，以及放电电流密度和 绝缘介质板充电电荷密度随时间的变化. 分析讨论所加电压频率、幅值及介质板性质等对均 匀大气压辉光放电性质的影响. 当外加电压频率足够高时，大量离子被俘获在放电空间，空 间电荷场又引起足够多的电子滞留在放电空间. 这些种子电子使得在大气压下发生汤森放电 ，放电空间结构类似于低气压辉光放电，即存在明显的阴极位降区、负辉区、法拉第暗区和 等离子体正柱 关键词： 大气压辉光放电 介质阻挡 数值模拟 等离子体     

大气压Ar／NH3介质阻挡辉光放电的仿真研究

为了研究火气压下氩气（Ar）中掺杂氨气（NH3）的Ar／NH3介质阻挡辉光放电的放电机理,通过建立一‘个多粒子的自洽耦合流体模型,采用有限元方法进行数值计算,得到了气体间隙压降、介质表面电荷密度、放电电流密度随时间的周期变化波形,以及带电粒子、中性粒子与空间电场强度的时空分布．仿真计算结果表明：气体间隙的周期击穿过程主要由气隙电压控制,并受气隙两侧介质极板上积聚的表面电荷的影响．气隙间带电粒子密度和电场强度的时空分布表明本文的放电过程存在阴极位降区、负辉区、法拉第暗区、等离子体正柱区等辉光放电的典型区域,放电模式为大气压辉光放电．在Ar/NH3等离子体中,主要的正离子为NH＋,其次为Ar2＋,主要的负离子为NHi：NH3分解产生的主要的激发态分子为NH,NH2和N2H3,而最终的稳态产物主要是N2和H2．     

Characteristics of parallel-plate and planar-surface dielectric barrier discharge at atmospheric pressure

Experiments are performed to investigate and compare the characteristics of stable parallel-plate and planar-surface dielectric barrier discharge in helium gas at atmospheric pressure. The evolution of applied electric field profile and the discharge initiation processes are found quite different for both electrode geometries. Further discharge voltage, discharge current, power densities etc. are compared. The differences of basic plasma properties are presented for both the electrode configurations.     

大气压氖气介质阻挡放电脉冲等离子射流特性

采用自行研制的低造价、小体积、可产生幅值0~35 kV、重复频率1 kHz的高压s脉冲电源,设计了一套以大气压氖气为工作气体的介质阻挡放电（DBD）等离子体射流源,通过测量并计算放电过程中的电压-电流波形、拍摄放电图像、光谱分析等手段,对电压幅值、气体流速对氖气等离子体射流特性的影响进行了研究。结果表明:s脉冲电源激励下大气压氖气DBD能产生锥状的等离子射流且其等离子强度适中;s脉冲电源电压幅值的快速上升,可在放电空间瞬间施加高的过电压,能有效促进放电功率、电子密度、电子激发温度和射流长度的增加;工作气体流速的增加使得放电功率、电子激发温度和电子密度减小,而射流长度变化很小;一定条件下,能形成长距离的射流。     

大气压氖气介质阻挡放电脉冲等离子射流特性

采用自行研制的低造价、小体积、可产生幅值0~35 kV、重复频率1 kHz的高压s脉冲电源,设计了一套以大气压氖气为工作气体的介质阻挡放电（DBD）等离子体射流源,通过测量并计算放电过程中的电压-电流波形、拍摄放电图像、光谱分析等手段,对电压幅值、气体流速对氖气等离子体射流特性的影响进行了研究。结果表明：s脉冲电源激励下大气压氖气DBD能产生锥状的等离子射流且其等离子强度适中;s脉冲电源电压幅值的快速上升,可在放电空间瞬间施加高的过电压,能有效促进放电功率、电子密度、电子激发温度和射流长度的增加;工作气体流速的增加使得放电功率、电子激发温度和电子密度减小,而射流长度变化很小;一定条件下,能形成长距离的射流。     

常压窄间隙介质阻挡放电等离子体辐射特性

利用带有透明电极与可测向观察的一个介质阻挡放电(DBD)实验装置对它的常压窄间隙等离子体辐射特性进行了实验研究。结果表明：这一DBD装置的辐射特性会受激励电压、激励频率、DBD结构等多种因素影响。在频率为10～20kHz高压电源激励下,采用窄间隙、薄电介质层结构DBD可以大幅度提高放电空间的电场强度,增加放电功率密度,提高了放电装置性能。     

Coaxial rf atmospheric pressure dielectric barrier air-helium plasma characteristics

The electrical and optical characteristics of a coaxial rf atmospheric pressure dielectric barrier discharge (DBD) with one electrode covered with glass and with helium in air were investigated. Optical measurements with an intensified charge coupled device (ICCD) camera combined with the voltage and power vs. current data provided identification of the α to γ mode transitions. The coaxial design allowed operation with very low power density plasmas (0.18 W/cm³) and a much larger plasma size (13 mm) than the parallel plate designs.     

Availability of indirect atmospheric plasma from a dielectric barrier discharge device on biofilm-forming bacteria

An investigation of the treatment effect of atmospheric cold plasma (ACP)-generated reactive oxygen species (ROS) against problematic bacteria of chronic wounds is presented. To study ROS effects specifically, a vacuum chamber with a flowmeter to control the background gas composition and a mesh electrode for a dielectric barrier discharge (DBD) device were used. In addition, a numerical modeling was developed to simulate the amount of ROS flux transported from the mesh electrode to determine which of the ROS species was the main factor in the treatment effect. Considering the experimental and computational results and the effective transport distance of each species, ozone could be the main factor in the experimental results.     

Surface modification of polypropylene non-woven fabric using atmospheric nitrogen dielectric barrier discharge plasma

In this paper, a dielectric barrier discharge operating in nitrogen at atmospheric pressure has been used to improve the surface hydrophilic property of polypropylene (PP) non-woven fabric. The changes in the hydrophilic property of the modified PP samples are investigated by the contact angle measurements and the variation of water contact angle is obtained as a function of the energy density; micrographs of the PP before and after plasma treatment are observed by scanning electron microscopy (SEM) and the chemical composition of the PP surface before and after plasma treatment is also analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results show that the surface hydrophilic property of the PP samples is greatly improved with plasma treatment for a few seconds, as evidenced by the fact that the contact angle of the treated PP samples significantly decreases after plasma treatment. The analysis of SEM shows that the surface roughness of the treated PP samples increases due to bonding and etching in plasma processing. The analyses of FTIR and the C1s peak in the high-resolution XPS indicate that oxygen-containing and nitrogen-containing polar functional groups are introduced into PP surface in plasma processing. It can be concluded that the surface hydrophilic property of the modified PP samples has been obviously improved due to the introduction of oxygen-containing and nitrogen-containing polar groups and the increase of the surface roughness on the PP surface.     

Thin-film deposition by combining plasma jet with spark discharge source at atmospheric pressure

This study demonstrates a method for the deposition of CuO_x thin films by combining atmospheric pressure plasma jet with spark discharge. In this type of discharge source, the bulk copper material of spark discharge electrodes plays the role of a precursor. Copper atoms and particles go through the physical processes of sputtering, evaporation, and further agglomeration and condensation in the plasma jet and on the substrate. The experiments were carried out with and without a combination of discharges. The material coated on the substrate was studied using a scanning electron microscope, Raman spectroscopy, and energy-dispersive X-ray spectroscopy. The characteristics of the set-up and plasma, such as I-V curves, optical emission spectra, and substrate temperature, were also measured. Copper electrodes were examined for erosion by a scanning electron microscope. The results demonstrate that deposits coated by combined discharge show denser and thicker films.     

一种新型大气压毛细管介质阻挡放电冷等离子体射流技术

介绍一种结构设计简单、操作运行方便的新型毫米量级大气压冷等离子体射流发生技术.这种射流可以在大气压条件下，利用多种工作气体(如Ar,He,N₂)，通过毛细管介质阻挡放电(DBD)的方式实现.使用频率为33kHz，峰值电压为1—12kV的双向脉冲电源，利用Ar,He,N₂等工作气体，在毛细管内形成了稳定的冷等离子体射流.放电区域的光辐射空间分布利用商用CCD摄像机记录，从中研究放电形态和空间分布，观察到了在DBD区域的流动气体放电和在毛细管出口处形成的等离子体射流 关键词： 冷等离子体射流 毛细管介质阻挡放电 射流射程 射流激发温度