介質(zhì)阻擋放電（Dielectric Barrier Discharge,DBD）因可產(chǎn)生能量和活性粒子密度適中的非平衡低溫等離子體,在各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但對它的研究還需進(jìn)一步的深入。本文結(jié)合了放電的外部電參量和ICCD短時(shí)曝光圖像,研究了大氣壓氦氣介質(zhì)阻擋柱狀放電的放電特性和演化過程。探討了不同放電行為下極間等效電容的變化規(guī)律,提出了放電氣隙和阻擋介質(zhì)等效電路模型的優(yōu)化方法。本文利用ICCD相機(jī)拍攝了柱狀放電的底面短時(shí)曝光放電圖像,闡述了在本底空氣40 Pa、間隙為3 mm下的柱狀放電的演化過程,根據(jù)柱狀放電外加電壓、回路電流Lissajous圖形的變化波形曲線,研究了柱狀放電的放電特性。起始放電后,降低放電維持電壓,出現(xiàn)了穩(wěn)定的柱狀放電;隨著外加電壓降低,放電單元數(shù)量增加,放電單元面積增加,放電逐漸均勻,脈沖電流幅值也逐漸增加,且與外加電壓呈現(xiàn)出負(fù)特性關(guān)系;對應(yīng)各放電狀態(tài)的Lissajous圖形為多線段相互交叉的多邊形;放電功率在單個放電柱時(shí)存在突變,隨后隨外加電壓降低滿足線性增長的關(guān)系�；贚issajous圖形研究了不同放電行為對極間等效電容的影響,提出了等效電路模型的優(yōu)化... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

DBD常用電極結(jié)構(gòu)

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文2面得到廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)階段的科技應(yīng)用技術(shù)的研究熱點(diǎn)。其具體的應(yīng)用研究如下：(1)臭氧制備。從1857年WernerSiemens等人[5]首次提出DBD產(chǎn)生臭氧至20世紀(jì)初，歷時(shí)100多年歷史的DBD臭氧制備技術(shù)，現(xiàn)階段仍是制備臭氧的主要手段。最初的大型臭氧制備發(fā)生器采用多個DBD放電單元嵌套的形式構(gòu)成如圖1-2所示，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生大面積的、均勻的、穩(wěn)定的、大功率的等離子體層。國內(nèi)華南理工大學(xué)、北京化工大學(xué)等也就DBD生成的臭氧發(fā)生器的電極配置的改進(jìn)、效率提升方法以及減少傳輸損耗等方面進(jìn)行了大量的研究[6-8]。圖1-2DBD臭氧發(fā)生器[6](2)低溫等離子體最重要的工業(yè)應(yīng)用之一——對材料進(jìn)行表面改性、修飾�；诘蜏氐入x子體可產(chǎn)生化學(xué)特性的微粒，不會改變基體固有性能，且僅作用材料表面幾至幾十納米處，節(jié)能環(huán)保、操作簡單方便，又作用時(shí)間短、反應(yīng)速率高等優(yōu)點(diǎn)，使其廣泛應(yīng)用于處理復(fù)雜多樣的材料。1988年日本S.Kanazawa等人[9]首次提出利用輝光放電產(chǎn)生的等離子體來處理PET薄膜材料的試驗(yàn)方案，試驗(yàn)結(jié)果表明經(jīng)過處理后的PET薄膜表面氟化和沉積相比低氣壓放電效果更好。巴拉那聯(lián)邦大學(xué)[10]通過介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生了低溫等離子體，并結(jié)合后期的低溫等離子體沉積技術(shù)對多種絕緣子材料表面進(jìn)行了試驗(yàn)處理，發(fā)現(xiàn)絕緣子表面材料的親水角相比于未處理前提高了36°左右，如圖1-3所示，說明絕緣子材料獲得了憎水性，材料表面的較強(qiáng)的憎水性是極大地提高絕緣子表面閃絡(luò)電壓的前提。這對于電力設(shè)備的運(yùn)行安全具有歷史性的意義。圖1-3材料表面改性前后親水角對比情況[10]，(a)未處理前，(b)等離子體處理后

其降解率可達(dá)到88%[12]；中科院土壤研究所對污染滴滴涕（DDTs）的土壤進(jìn)行了等離子體處理，發(fā)現(xiàn)持續(xù)處理20min后發(fā)現(xiàn)（DDTs）減少約97%[13]。(4)等離子體生物科技、醫(yī)學(xué)治療方面的應(yīng)用技術(shù)。1968年美國Menashi首次提出了通過射頻等離子體對容器內(nèi)壁細(xì)菌的處理試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在一定時(shí)間內(nèi)每平方英寸的細(xì)菌近似全部死亡，并將該技術(shù)申請了專利[14]。這一重大發(fā)現(xiàn)開啟了等離子體醫(yī)學(xué)的研究。隨后韓國德雷塞爾大學(xué)[15]利用低溫等離子體技術(shù)對處理了手臂上表面的皮膚癌細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過DBD產(chǎn)生的等離子體處理的癌細(xì)胞數(shù)量上明顯減少，如圖1-4所示，可見其對癌細(xì)胞有有選擇性消滅作用。對于現(xiàn)階段癌細(xì)胞的治療具有很好的參考價(jià)值。圖1-4處理前后的皮膚癌細(xì)胞對比圖（綠色為凋亡細(xì)胞）[15]1.2大氣壓介質(zhì)阻擋放電的研究現(xiàn)狀目前，DBD的研究主要集中在物理實(shí)現(xiàn)與技術(shù)應(yīng)用這兩個方面，物理實(shí)現(xiàn)的研究主要包含放電的機(jī)理、特性、模式診斷與轉(zhuǎn)化機(jī)制等，技術(shù)應(yīng)用研究主要集中在等離子體產(chǎn)生的穩(wěn)定性、高效性以及可靠性等方面。同時(shí)，介質(zhì)阻擋放電過程中存在著多種物理變化和化學(xué)反應(yīng)，呈現(xiàn)出復(fù)雜多變放電行為，在不同外部參數(shù)(介質(zhì)材料、氣體壓強(qiáng)、電源頻率、放電間隙等)條件下，DBD會因外部試驗(yàn)參數(shù)的變化呈現(xiàn)出絲狀放電

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高氣壓型臭氧發(fā)生器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能研究[J]. 吳佳凡,李軍,張希,戴永紅.  造紙科學(xué)與技術(shù). 2019(01)
[2]介質(zhì)阻擋放電三層放電氣隙放電絲的光譜特性研究[J]. 馮建宇,董麗芳,魏領(lǐng)燕,劉瑩,牛雪姣.  光譜學(xué)與光譜分析. 2017(02)
[3]沿面放電生成臭氧的傳輸損耗研究[J]. 李杰,趙先軍,商克峰,姜楠,魯娜,吳彥.  高電壓技術(shù). 2016(02)
[4]介質(zhì)阻擋放電中不同厚度氣隙內(nèi)微放電通道的光譜特性研究[J]. 高燁楠,董麗芳,劉瑩.  光譜學(xué)與光譜分析. 2015(10)
[5]沿面型介質(zhì)阻擋放電中高壓電極配置對放電特性及臭氧產(chǎn)量的影響[J]. 張穎,李凌寒嘯,李杰,岳帥,商克峰,吳彥.  高電壓技術(shù). 2015(02)
[6]熱刺激電流測量裝置及其用于介質(zhì)阻擋均勻放電的研究[J]. 王新新,劉凱,羅海云,岳陽.  高電壓技術(shù). 2015(01)
[7]介質(zhì)阻擋放電中的八邊形結(jié)構(gòu)[J]. 趙龍虎,董麗芳,狄聰,張新普,張超.  河北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2013(03)
[8]重度滴滴涕污染土壤低溫等離子體修復(fù)條件優(yōu)化研究[J]. 陳海紅,駱永明,滕應(yīng),劉五星,潘澄,李振高,黃玉娟.  環(huán)境科學(xué). 2013(01)
[9]大氣壓空氣介質(zhì)阻擋湯森放電[J]. 羅海云,冉俊霞,王新新.  高電壓技術(shù). 2012(07)
[10]大氣壓下氦氣介質(zhì)阻擋輝光放電過程的Lissajous圖形分析[J]. 郝艷捧,劉耀閣,鄭彬.  高電壓技術(shù). 2012(05)



本文編號：3262844