介质材料对纳秒脉冲介质阻挡放电影响的研究

摘要

介质阻挡放电是产生均匀非平衡等离子体的最简单的方式之一，其产生的等离子体由于具有低温、粒子密度适中和化学活性粒子种类多等特点，在生物医学、材料表面改性方面有着巨大的应用。本文采用双向纳秒脉冲电源在针-板式电极结构下获得了稳定弥散大气压低温等离子体，重点研究了介质板材料对纳秒脉冲介质阻挡放电等离子体均匀性的影响。在此过程中，利用光栅光谱仪、电压电流探头和示波器对产生的等离子体进行了光学诊断和电学诊断，取得的结果如下:　　1.利用针板式电极结构，采用双向纳秒脉冲电源在大气压空气中获得了弥散的介质阻挡放电等离子体，并且研究了不同介质材料对放电均匀性和N2(C3Πu→B3Πg，0-0，337.1nm)发射光谱强度的影响，探究了脉冲峰值电压和电极间隙对N2(C3Πu→B3Πg，0-0，337.1nm)发射光谱强度以及介质板表面等离子体面积的影响。实验发现，相对介电常数较大的材料做阻挡介质时，N2（C3Πu→B3Πg，0-0，337.1nm）的发射光谱强度更强，但是放电均匀性要差一下;随着脉冲峰值电压的增加，N2（C3Πu→B3Πg，0-0，337.1nm）的发射光谱强度和介质板表面等离子体面积变大;随着电极间隙的增大，N2（C3Πu→B3Πg，0-0，337.1nm）和介质板表面等离子体面积减小。　　2.利用Specair软件将实验测得的N2（C3Πu→B3Πg，0-2）和N2(C3Πu→B3Πg，1-3)的发射光谱与模拟光谱拟合，确定了脉冲峰值电压为26kV，脉冲重复频率为150Hz时，分别使用陶瓷、石英玻璃和聚四氟乙烯做阻挡介质时的温度为357K，340K和315K。　　3.成功的在氮气大气压下，利用纳秒脉冲介质阻挡放电获得了弥散的等离子体，并且研究了N2(C3Πu→B3Πg，0-0)，NO（A2Σ→X2Π）和OH（A2Σ→X2Π，0-0）发射光谱强度的空间分布行为，发现在针板电极附近都会出现一个发射光谱强度的峰值，且沿针电极到板电极方向有减弱的趋势。