大气压辉光放电等离子体生成装置的研究

摘要

大气压辉光放电等离子体技术应用前景非常广泛。本研究旨在通过研究大气压辉光放电的放电特性,得出在大气压下产生稳定辉光放电的方法,为实现大气压空气环境中的辉光放电提供一些理论依据。
　　 为了实现大气压下的辉光放电,笔者改进并制作了基于MOSFET半桥逆变的高频高压电源,并利用本研究研制的两种电极形式—单管射流电极和阵列式射流电极的等离子体发生器及实验室拥有的平板电极,进行了放电实验并对其放电特性进行了研究。
　　 在单管射流电极和阵列式射流电极的放电实验中,从电压、流速等方面讨论了两种等离子体发生器的放电特性。笔者在此实验中也成功实现了大气压氩气环境下的辉光放电,并总结出一些基础性规律。
　　 在平板电极放电实验中,先讨论了放电间隙、不同介质阻挡材料、电源频率及单、双介质阻挡对放电特性的影响。并以此为依据确定了平板电极放电实验的条件,在此基础上成功实现了放电间隙为2mm的大气压下空气环境中的辉光放电,以及放电间隙为3mm、0.5个大气压空气环境中的辉光放电,为实现笔者目标提供了前进的基础。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1 引言

1.1 研究背景

1.2 研究意义

1.3 研究内容

2 大气压下的辉光放电等离子体

2.1 等离子体简介

2.1.1 等离子体概述

2.1.2 等离子体应用

2.2 大气压下的等离子体

2.2.1 大气压下的几种放电方式

2.2.2 大气压下的电晕放电和介质阻挡辉光放电

2.3 等离子体灭菌

2.3.1 传统等离子体灭菌技术

2.3.2 等离子体灭菌原理

2.3.3 等离子体灭菌技术的研究现状

3 高频高压电源的改进与制作

3.1 高频高压电源

3.2 高频高压电源的设计方案

3.3 AC-DC-DC

3.3.1 AC-DC-DC原理图

3.3.2 防电磁干扰及过流保护

3.3.3 DC-DC变换

3.4 半桥逆变电路

3.4.1 半桥逆变电路的工作原理

3.4.2 半桥逆变触发电路

3.4.3 吸收回路

3.5 高频变压器的设计

3.5.1 面积乘积法(AP法)

3.5.2 利用AP法设计

3.5.3 高频高压变压器制作的特殊要求

3.6 小结

4 射流电极的大气压辉光放电

4.1 电气连接及电极结构说明

4.2 MAXWELL 3D极间电场分布仿真

4.3 射流等离子体发生器

4.3.1 单管射流电极

4.3.2 阵列式等离子体射流电极

4.4 小结

5 高气压空气环境下平板电极的放电特性研究

5.1 放电电极结构及实验条件说明

5.2 MAXWELL 3D内部场强分布仿真

5.3 不同参数对放电特性的影响

5.3.1 电极间距对放电特性的影响

5.3.2 介质阻挡材料对放电特性的影响

5.3.3 电源频率对放电特性的影响

5.3.4 单、双介质阻挡对放电特性的影响

5.4 平板电极在高气压空气环境下的放电特性的研究

5.4.1 放电间隙为2mm

5.4.2 放电间隙为3mm

5.5 小结

6 结论

6.1 本文工作的主要成果

6.2 实验有待改进的地方及展望

参考文献

作者简历

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