朱彦熔 常正实

(西安交通大学电气工程学院,电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安 710049)

通过仿真和实验相结合的手段,以直流脉冲电压驱动的双环电极结构He大气压等离子体射流为例,研究了电压上升沿时间对管内放电等离子体发展演化特性的影响.随着电压上升沿的改变,管内介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)区出现空心和实心两种放电模式.上升沿为纳秒和亚微秒量级时,以空心模式发展,上升沿持续增加后转变为实心模式.放电模式本质上受鞘层厚度、管内电场和表面电荷密度分布的影响,鞘层厚度小于1.8 mm时等离子体通常以空心模式传播,等于1.8 mm时等离子体的径向传播范围有限而转变为实心传播.管内DBD区,电场以轴向分量为主时,等离子体以放电起始时的模式传播;而在地电极内部,由于外施电场方向发生径向偏转,同时管壁沉积的正电荷形成径向自建电场,两者叠加形成的强径向电场致使放电以空心模式传播.

1 引言

大气压等离子体射流(atmospheric pressure plasma jet,APPJ)因在生物医学[1−3]、材料表面处理[4−6]等领域具有广泛应用和潜在的应用前景而备受关注[7].与kHz交流、射频、直流等电压驱动APPJ相比,纳秒脉冲电压驱动的APPJ具有功率密度高、能量积聚少、活性粒子可控、电子能量高等优势[8],是国内外相关领域的研究热点.外施电压参数、工作气体种类及其流场分布是影响APPJ特性的重要因素,学者们针对电压幅值、上升沿、频率、脉宽、流场等参数对APPJ特性影响进行了大量实验……