【摘要】：本文均采用水電極放電裝置,研究了介質(zhì)阻擋放電中,三種放電氣隙下氣體放電斑圖。首先,首次設(shè)計了一種由四個并列矩形組成的放電邊界,并獲得線性點斑圖到折線超點陣斑圖轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象;其次,又設(shè)計一種新型具有D_(2h)對稱性放電氣隙,并獲得具有D_(2h)對稱性的斑圖Ⅱ;最后,在普通的四邊形放電邊界下,首次獲得白眼條紋超點陣斑圖。利用光電倍增管、高速照相機研究斑圖的時空動力學(xué),采用高速錄像機對斑圖的放電形式進行觀察,而不同子結(jié)構(gòu)的等離子體參量則用光譜儀進行測量。以上斑圖的形成機理,及實驗現(xiàn)象均用壁電荷理論進行解釋,本工作加深了對壁電荷的理解,又拓展了斑圖的種類。在介質(zhì)阻擋放電系統(tǒng)中,首次采用四個并列矩形組成的放電邊界,在這種新型放電邊界下,獲得隨著電壓增加線性點—折線超點陣斑圖轉(zhuǎn)換的有趣現(xiàn)象。用光電倍增管和高速照相機對不穩(wěn)定的線性點斑圖以及穩(wěn)定的折線超點陣斑圖的時空結(jié)構(gòu)進行研究。折線超點陣斑圖由拐角處的暗點、每兩個暗點之間的亮點和鋸齒形的線組成,鋸齒形的線實質(zhì)是由運動點和鋸齒形的暈組成。對于線性點來說,所有的點均同時放電,且他們帶有相同的壁電荷量;而折線超點陣斑圖則由四套子結(jié)構(gòu)組成,且亮點的壁電荷量高于暗點,由此導(dǎo)致了鋸齒形暈的形成,而導(dǎo)致鋸齒形線形成的另一個重要原因是運動點行為的統(tǒng)計規(guī)律。首次設(shè)計了一種具有D_(2h)對稱性的放電氣隙,并獲得了具有D_(2h)對稱性的放電斑圖。該放電氣隙是由4個條型結(jié)構(gòu)組成,每個條型都是由圓形和矩形交替排列屬于D_(2h)點群,在圓形與矩形的放電氣隙雙重調(diào)制下獲得斑圖的演化是從D_(4h)向D_(2h)的轉(zhuǎn)變,并實現(xiàn)一種可調(diào)控的等離子體光子晶體。采用高速照相機和光電倍增管對圓形區(qū)域時空結(jié)構(gòu)進行測量,結(jié)果表明,斑圖Ⅱ圓形區(qū)域是由中心點、邊框點、暈三套子結(jié)構(gòu)組成,暈的形狀呈環(huán)狀。用高速錄像機對環(huán)狀的暈進行拍攝,可以觀察到暈是由隨機放電絲組成。采用光譜儀分別對不同子結(jié)構(gòu)的等離子體參量進行測量。最后用壁電荷理論解釋分析了斑圖形成的機制以及環(huán)狀暈形成的原因。采用了一種普通的四邊形放電邊界,首次獲得一種白眼條紋超點陣斑圖。該裝置的放電邊界雖不是條狀邊界,但是卻出現(xiàn)了條紋的斑圖。該斑圖不同子結(jié)構(gòu)的時間相關(guān)性利用光電倍增管進行測量,結(jié)果表明斑圖由小點暈、暈以及中心點組成。用高速錄像機對白眼條紋斑圖的放電形式進行觀察。該斑圖不同子結(jié)構(gòu)的等離子體參量采用光譜儀進行測量。最后,用壁電荷理論解釋了白眼條紋超點陣斑圖的形成機制,而為了研究條紋出現(xiàn)的原因以及放電邊界縱橫比對條紋取向的影響,進行了對比實驗,但是由于實驗手段有限,該實驗還需要進一步探究。
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O461.2
【圖文】：

DBD 系統(tǒng)中由于獲得斑圖種類的多樣性，引起了人們廣泛的關(guān)注，國內(nèi)外許多實驗小組都致力于對斑圖的研究，如 Purwins 小組、stollenwerk 小組、Bogaczyk小組、UK 小組、以及國內(nèi)的歐陽吉庭小組等[26-34]。本實驗小組，主要采用的是水電極放電裝置，首先，水電極的裝置與其他固體電極相比，其優(yōu)勢在于，水電極具有一定的可視性。其次，水的比熱容較大，能夠更方便的控制電極的溫度，從而降低水溫對實驗的影響，并且水電極操作簡單，便于制作。本小組傳統(tǒng)的實驗裝置，是在兩個水電極之間放置形狀規(guī)則的放電氣隙作為介質(zhì)層，如四邊形、六邊形、八邊形、圓形等，如圖 1-2所示。在不同的放電邊界下，均能得到不同的放電斑圖，且斑圖的種類與日俱增。近幾年，本實驗小組拓寬了實驗條件，不再拘泥于使用有限的放電裝置，而是采用了多樣化的放電裝置，從而獲得了更加豐富多彩的斑圖，如 2014 年，使用網(wǎng)格狀電極，獲得了介質(zhì)阻擋放電系統(tǒng)圖 1-1 自然界以及不同系統(tǒng)中的斑圖。瑞利貝納德對流系統(tǒng)反應(yīng)擴散系統(tǒng)法拉第系統(tǒng)

普通四邊形的放電氣隙，但在三種放電裝置下均產(chǎn)生有趣的實驗現(xiàn)象以及新型放電斑。而在新型的放電氣隙下，不僅能產(chǎn)生新種類的斑圖，還能在適當?shù)臈l件下形成一種調(diào)控的等離子體光子晶體。亦能驗證斑圖的放電邊界對放電斑圖對稱性的影響。由于圖的種類不同，斑圖的對稱性也不同，所以，可以分析斑圖所屬的點群從而得知斑圖對稱性[37]。對其對稱性的分析，可以分為幾個方面：首先，可以對放電氣隙的對稱性行分析。其次，可以對斑圖整體的對稱性以及每套子結(jié)構(gòu)的對稱性進行分析。有效的斑圖與點群知識相關(guān)聯(lián)，從而推動斑圖在其它領(lǐng)域的發(fā)展。而放電邊界對斑圖對稱性影響，在一定程度上跟放電邊界的尺寸有關(guān)，在一定范圍內(nèi)，斑圖受邊界影響較大超過這個范圍，斑圖則只是在與邊界處靠近的位置受放電邊界影響較為強烈。所以在小的放電邊界下，放電氣隙的對稱性將在一定程度上，影響斑圖的自組織對稱性。圖 1-2 (a)四邊形邊界的超四邊形斑圖；(b)六邊形邊界的蜂窩斑圖；(c)八邊形邊界的八邊形斑圖；(d)圓形邊界的同心圓環(huán)超點陣斑圖。

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本文編號：2737322