大气压氦气介质阻挡放电中放电形式的演化 - 中国电机工程学会.PDFVIP

中国电机工程学会高压专委会2007 年学术年会论文集 大气压氦气介质阻挡放电中放电形式的演化 1 2 2 2 1 1 梁卓 罗海云 吕博 王新新 关志成 王黎明 1 清华大学深圳研究生院 2 清华大学电机系 摘要 作者研究了大气压氦气条件下的介质阻挡放电，利用像增强高速相机 （ICCD ），以 20ns 曝光时间， 拍摄了周期性放电一个电流峰区间内的时空分辨放电图像。可以观察到，在放电起始阶段阳极附近首先出现 亮层，随着亮层向阴极发展，发光区延伸到整个气体间隙，最后在电流峰时刻附近，在紧靠阴极的位置形成 了高强度的亮层。时空演变的放电图像揭示了放电形式由汤森放电向辉光放电的过渡过程。 关键词 介质阻挡放电 高速摄影 汤森放电 辉光放电 Princeton Instruments 公司的PIMAX2 ICCD 1 介绍 相机像增强器入口，对其进行高速摄影。由 放电电流信号驱动的自制阶跃电压信号发生 由于大气压辉光放电 （APGD ）在工业 [1] 装置向 ICCD 控制器送出触发信号，再由 应用方面 （表面改性、消毒和刻蚀等） 的 ICCD 控制器发出可调节延时大小的快门触 潜在价值，人们对各种气体在大气压条件下 发信号至 ICCD 相机，从而将放电与 ICCD 的不同类型放电展开了广泛的研究，希望找 相机快门同步起来。 出使放电由汤森放电向辉光放电或丝状放电 [2]-[4] 转变的决定性机制 。Massines 对大气压 氦气介质阻挡放电的气隙建立了数学模型， 基于数字模拟的结果，她提出该放电属于接 [5] 近正常辉光放电的亚辉光放电类型 。本文 将以实验数据说明该放电由汤森放电过渡为 辉光放电的演化过程，其中对于光强分布的 量化描述未曾见诸其他文献。 2 实验设置 图1 实验设置 实验设置见图 1。两个平行平板电极的 直径为 50mm，表面覆盖的石英介质材料厚 1mm。石英介质间的气隙为5mm，充满了一 个大气压的氦气。交流电压由Suman 电子公 司的交流电源CTP-2000K 产生，通过调压器 来调控并加在电极上。CTP-2000K 的电压频 率在10kHz 到35kHz 连续可调。放电电流和 所加电压分别通过 50 欧的电流检测电阻和 图2 放电电流峰、阶跃触发信号与实际快门响应信 Pearson 公司的VD305A 电容分压器测量。 号的时序关系 电压和电流信号均利用惠普公司的 图2 显示的是放电电流峰、阶跃触发信 HP54512B 示波器记录。气隙放电发射出的 号与实际快门响应信号的一组时序关系。如 光由 Sigma 105mm 光学镜头聚焦到 果设时间参考点t=0 为电流达到峰值时刻， 则图示阶跃触发信号的上升时间为 国家自然科学基金重点项目 ） t 560ns ，而经过预设延时的 ICCD 快门 博士点专项基金项目 （20040003011 ）资助 中国电机工程学会高压专