等離子體射流能在大氣壓環(huán)境下產生含有大量活性粒子的低溫等離子體羽,是低溫等離子體研究的熱點問題之一。針對傳統(tǒng)射流的等離子體羽尺度較小,本論文利用兩個裸針電極放電裝置,以氬氣作為工作氣體,在交流電壓激勵下產生一個大尺度的等離子體羽。主要結論如下:交流激勵的刷狀等離子體羽由兩部分組成,其中間部分是彌散的,而其兩個邊緣是不對稱的亮區(qū)�？拷仉姌O的等離子體羽發(fā)光強度比靠近電源一端的發(fā)光強度弱,并且在出口附近有一個暗的區(qū)域。隨著消耗功率增加,等離子體羽增長。在較低消耗功率時,研究發(fā)現(xiàn)氣隙電壓的波形包絡有兩個區(qū)域:振幅增加區(qū)和振幅漲落區(qū)。隨著功率的增加,振幅增長區(qū)的持續(xù)時間會變長,而振幅漲落區(qū)的持續(xù)時間會減小直到其完全消失。進一步的研究表明,在振幅增長區(qū),每半個電壓周期出現(xiàn)一個電流脈沖和一個發(fā)光脈沖,并且出現(xiàn)在電壓峰值處。在振幅漲落區(qū),每半個電壓周期仍出現(xiàn)一個發(fā)光脈沖,但在一個漲落期電流信號僅在電壓突變點附近出現(xiàn)兩個脈沖。利用高速錄像機對等離子體刷的時空演化進行了研究,發(fā)現(xiàn)等離子體刷是由等離子體柱隨著氬氣流動方向移動形成的,它們周期性地在等離子體刷的噴口附近產生,然后在等離子體羽的尾部消失。利用外部觸發(fā)實現(xiàn)ICCD與電壓、電流和總發(fā)光信號同步記錄,結果發(fā)現(xiàn)在一個電壓包絡中,放電絲的長度和其最小阻抗值隨放電絲遠離噴口而增加。也就是說,電壓的周期性包絡源于放電絲的周期性運動。采用發(fā)射光譜法對刷狀等離子體羽的轉動溫度進行了研究。結果表明,等離子體羽的氣體溫度會隨著消耗功率的增加而增大,隨著氣體流速的增加而降低。通過比較研究,發(fā)現(xiàn)交流激勵比直流激勵等離子體刷的氣體溫度低。
【學位單位】：河北大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：O53
【部分圖文】：

第 1 章 引言第 1 章 引言近年來，大氣壓等離子體已經成為低溫等離子體研究的熱點之一，引起了人們廣泛關注。與低氣壓等離子體相比，大氣壓等離子體可以在開放的空間，無需真空裝置，且結構簡單，經濟實用，操作便捷，便于流水線生產，因此在各個領域具有非常重要應用前景。例如：在生物醫(yī)學領域，傷口愈合、殺菌消毒，對一些細菌、真菌以及病等病變的微生物處理使其失活[1-7]；在工業(yè)領域，納米材料制備、表面改性、臭氧產生、蝕、薄膜沉積、等離子體燈制造、等離子體顯示[8-13]；在環(huán)境領域，如廢氣、脫硫脫等[14，15]；以及在軍事領域可用于等離子體隱身[16]等諸多領域得到應用。(a)(b)

壓下易于實現(xiàn)氣體放電，但是放電不穩(wěn)定容易過渡到絲狀放電。因此如何可以抑制大氣壓放電的不穩(wěn)定性，在大氣壓下實現(xiàn)均勻放電，這樣的研究對于工業(yè)應用具有重要意義。傳統(tǒng)的在大氣壓中獲得等離子體的放電方式主要有：電暈放電、輝光放電、弧光放電。對于這幾種放電相比：電暈放電產生活性粒子的效率低，不適合于工業(yè)的應用；弧光放電可以高效率地產生活性粒子，但是電子溫度極高容易損壞儀器設備或生物材料；與前面兩種放電比較，輝光放電不僅放電穩(wěn)定容易產生等離子體，而且電子溫度適中更適合于各領域的應用，因此大氣壓輝光放電近年來受到人們更多的關注。最初的大氣壓輝光放電是通過介質阻擋獲得的，即通過在兩電極間插入介質板來抑制輝光向弧光的轉變，進而獲得穩(wěn)定彌散的輝光放電。20 世紀 80 年 Okazaki 等[17]首次通過在介質阻擋電極結構、特定的驅動頻率下獲得了大氣壓氦氣的均勻放電，該研究引起了廣泛的關注。隨后，Massines 等[18]證實了在氦氣中的彌散放電屬于大氣壓輝光放電。此外 Fang 等[19]研究空氣介質阻擋放電發(fā)現(xiàn)氣隙間距和介質厚度越小放電越穩(wěn)定。Garamoon 等[20]通過Al2O3作為電介質在大氣壓空氣中可以獲得輝光放電，而用玻璃作為電介質則變?yōu)榻z狀

然而,普遍在大氣壓下介質阻擋放電中兩電極間隙很小，其間隙通常只有幾 mm[22]，因此使得待處理材料的尺度也受到了限制，即大氣壓介質阻擋放電很難處理大體積的三維物體。為了解決這一問題，人們研發(fā)了大氣壓等離子體噴槍[23-26]，其實質的機理是利用氣流將電極區(qū)放電產生的等離子體吹出，在氣流下游區(qū)域可以產生具有一定的均勻等離子體，從而使等離子體產生區(qū)和應用區(qū)實現(xiàn)分離，消除了電極對待處理材料尺度的限制。由于等離子體噴槍具有這樣的優(yōu)勢，所以人們對其進行了大量研究，相繼研發(fā)了各種類型的等離子體噴槍[27]。Uchida 等[28]利用不同波形的電壓激勵氦氣噴槍，產生了不同長度的等離子體羽，并對其光譜特性進行了對比研究。Yambe 等[29]利用射頻電壓激勵氦氣噴槍，發(fā)現(xiàn)噴槍內徑對等離子體羽長度有影響。Chang 等[30]利用正弦電壓激勵雙環(huán)型氦氣噴槍，對不同峰值電壓及氣體流量下的放電模式進行了研究。Liu 等[31]利用脈沖電壓激勵針-環(huán)型噴槍，研究了電極間距對氦氣等離子體羽中活性粒子濃度和氣體溫度的
【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 加納源太郎,王武,張碧泉;二氧化錳的放電特性和鋅錳石的生成[J];電池;1988年03期

2 孫大明;關幸生;陳應山;;磁控式冷規(guī)的放電特性的研究[J];真空與低溫;1988年02期

3 劉景順,馮文粹;SF_6氣體在交流疊加沖擊電壓下的放電特性[J];高壓電器;1989年03期

4 于月森;戚文艷;胡義濤;伍小杰;;復合電路的放電特性研究[J];煤礦安全;2013年09期

5 朱楓;熊長征;;寬平頂脈沖形成網絡放電特性研究[J];物聯(lián)網技術;2017年05期

6 王道夫;曾希安;;鎘標準電池的放電特性[J];計量技術;1985年07期

7 李舟;程璐;李原;劉軒東;張喬根;;電力電容器主絕緣局部放電特性的研究[J];陜西電力;2016年10期

8 陳全世,林擁軍,張東民;電動汽車用鉛酸電池放電特性的研究[J];汽車技術;1996年08期

9 李丁九;高電壓儀用接口放電特性的研究[J];高電壓技術;1990年04期

10 彭宗仁，陳壽田，劉曉亮;氧化鋅避雷器串聯(lián)間隙放電特性的研究[J];電瓷避雷器;1994年01期

相關博士學位論文 前10條

1 袁春華;神經元動力學分析與放電特性的研究[D];天津大學;2017年

2 王艷輝;均勻大氣壓介質阻擋放電特性及模式研究[D];大連理工大學;2006年

3 宋新新;大氣壓介質阻擋放電特性的理論研究[D];山東大學;2013年

4 李明;介質阻擋放電材料對放電特性影響的研究[D];華北電力大學（北京）;2008年

5 鄂鵬;霍爾推力器通道內磁場對放電特性的影響研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

6 霍偉剛;脈沖調制射頻大氣壓放電特性的實驗研究[D];大連理工大學;2016年

7 曹晶;高海拔換流站空氣間隙放電特性及海拔修正研究[D];武漢大學;2013年

8 劉景林;火花罩等離子體中模擬生物氣的加氧重整[D];大連理工大學;2013年

9 張祥龍;高壓脈沖水中放電特性及亞甲基藍模擬廢液降解研究[D];北京交通大學;2012年

10 陳波;大氣壓脈沖介質阻擋放電特性及放電參數(shù)效應研究[D];山東大學;2013年

相關碩士學位論文 前10條

1 楊林偉;交流電壓激勵大氣壓等離子體刷的放電特性研究[D];河北大學;2018年

2 李亞茹;偏置電極對大氣壓等離子體噴槍放電特性的影響研究[D];河北大學;2018年

3 謝春瑋;不同結構微電極介質阻擋放電特性的研究[D];河南理工大學;2017年

4 張盼盼;不同激勵下棒—環(huán)射流的放電特性研究[D];河北大學;2017年

5 魯旭;強電—熱耦合應力下高頻變壓器絕緣局部放電特性與損傷機理研究[D];華北電力大學(北京);2016年

6 丁寧;電極覆蓋SF_6短間隙放電特性研究[D];哈爾濱理工大學;2016年

7 李良;常壓低溫等離子體處理織物及其放電特性研究[D];東華大學;2017年

8 毛學飛;基于特高頻技術的變壓器局部放電特性研究[D];廣西大學;2016年

9 李金鳳;大氣壓下脈沖DBD臭氧發(fā)生放電特性的數(shù)值模擬[D];南昌大學;2017年

10 王巖;感應耦合等離子體放電特性三維模擬[D];大連理工大學;2013年

本文編號：2845501