常压He 气和N2气均匀介质阻挡放电的伏安特性.PDFVIP

He N2 常压 气和 气均匀介质阻挡放电的伏安特性 近年来，常压均匀介质阻挡放电（HDBD）由于其优越的特点，已在薄膜沉积、聚合 物表面改性和消毒灭菌等领域引起了广泛关注. 国内外许多研究者已经对各种气体常压的 HDBD进行了实验和理论研究。事实上常压HDBD包括几种放电类型。根据Massines等 人的观点，常压HDBD通常包括两种放电模式，即辉光放电模式和汤森放电模式。辉光放 电模式的放电特点如下：一是在外加电压每半个周期内有一个窄的（若干微秒或者十几微秒） 电流脉冲；二是它的发光空间结构类似于低气压辉光放电，包括阴极辉区、法拉第暗区和正 注区；三是在气体击穿后，气隙电压明显降低直到放电结束。汤森放电模式的放电特点如下： 一是在外加电压每半个周期内有一个宽的 （几十微秒）电流脉冲；二是它的发光空间结构与 低气压辉光放电不同，在阳极附近有一个均匀的发光分布；三是在气体击穿后，气隙电压持 续增加然后保持近似常值直到放电结束。 1999年报道了一种新颖的在He气常压HDBD中的放电现象。这种放电在外加电压 的每半个周期内有多个电流峰形成。 对于这种放电行为存在有各种各样的解释。 Golubovskii等认为，在外加电压的每半个周期内多电流峰是由于阳极附近的离子产生和阴 极二次电子发射之间的时间延迟造成，并且多电流峰仅能产生汤森放电模式.Akishev等给 出了另一种解释，他们认为多电流峰是由于阴极位降区的负内阻 （振荡）引起，此阴极位降 区本质上占据了整个电极间隙。Mangolini等认为，多电流峰放电是由于不均匀的径向电荷 分布引起。Radu等在各种惰性气体中也获得了多电流峰放电，他们在不同频率和电压下研 究了光电流和外加电压降，分析了多电流峰赝辉光（pseudo-glow）放电的特性. 他们还 表明在每半个周期内电流峰数目随着杂质含量的增加而增加，如Ar气，N2气，H2气和O2 气，最终多电流峰放电转变为火花放电。此外，有关带有多电流峰的常压He气HDBD在 我们的模拟和实验中也被研究。我们认为，在外加电压每半个周期内多个电流峰的形成主要 是由于介质板上积累电荷所致。并且还发现了在一个多电流峰放电序列内，随着外加电压的 增加、气体间隙的减少或者外加驱动频率的减少，放电脉冲将从辉光放电模式过渡到汤森放 电模式。再者，文献还采用一维流体模型对带有多电流峰的常压He气HDBD的伏安特性 进行了数值模拟，并使用微分电导进行了分析，进一步显示了介质板上积累电荷对形成多电 流峰放电的动力学效应。本文对带有多电流峰的常压He气HDBD和常压N2气HDBD的 伏安特性进行了实验研究，并将实验结果和文献中的模拟结果进行了对比分析。根据伏安特 性曲线的微分电导，提出了一种简单有效的方法来判断常压HDBD的放电模式。