同轴介质阻挡放电发生器介质层等效电容和负载特性研究

赵凯; 牟宗信; 张家良

doi:10.7498/aps.63.185208

摘要

大气压介质阻挡放电（DBD）可以在常压下产生非平衡等离子体，已经成为热点研究领域. 通过脉冲或交变电源激发放电，研究电源输出特性、电源与放电发生器负载间的匹配和外界条件对放电的影响对于理解放电现象和提高放电效率具有重要意义. 本文采用Lissajous图形法，分别研究了驱动电压、气流速率等因素影响同轴DBD发生器介质层等效电容及负载幅频特性的规律. 结果表明，气流速率和驱动电压等外界条件影响DBD发生器的负载特性：介质层等效电容随气流速率增大而减小，随驱动电压增大而增大；幅频特性曲线均表现出RLC回路谐振现象，谐振频率随气流速率增大而增大，随驱动电压增大而减小. 通过对比发现，介质层等效电容随频率的变化曲线与幅频特性曲线具有一致的特征，介质层等效电容是影响电路谐振频率动态变化的主要因素. 提出了一种有关介质层等效电容的形成机制.

关键词:

作者及机构信息

1.
三束材料改性教育部重点实验室(大连理工大学), 大连理工大学物理与光电工程学院, 大连 116024

基金项目: 国家自然科学基金（批准号：21173110，11375041）资助的课题.

参考文献

[1]	Kogelschatz U 2003 Plasma Chem. Plasma Process. 23 1
[2]	Massines F, Rabehi A, Decomps P, Gadri R R, Segur P, Mayoux C 1998 J. Appl. Phys. 83 2950
[3]	Gherardi N, Massines F 2001 IEEE Trans. Plasma Sci. 29 536
[4]	Masoud N, Martus K, Figus M, Becker K 2005 Contrib. Plasma Phys. 45 32
[5]	Rahel J, Sherman D M 2005 Phys. D: Appl. Phys. 38 547
[6]	Gherardi N, Gouda G, Gat E, Ricard A E, Massines F 2000 Plasma Sources Sci. Technol. 9 340
[7]	Popa S D 1996 Phys. D: Appl. Phys. 29 411
[8]	Liang Z, Luo H Y, Wang X X, Guan Z C, Wang L M 2010 Acta Phys. Sin. 59 8739(in Chinese)[梁卓, 罗海云, 王新新, 关志成, 王黎明 2010 物理学报 59 8739]
[9]	Li X C, Niu D Y, Xu L F, Jia P Y, Chang Y Y 2012 Chin. Phys. B 21 075204
[10]	Dong L F, Mao Z G, Ran J X 2005 Chin. Phys. 14 1618
[11]	Nersisyan G, Graham W G 2004 Plasma Sources Sci. Technol. 13 582
[12]	Li Q, Li J T, Zhu W C, Zhu X M, Pu Y K 2009 Appl. Phys. Lett. 95 141502
[13]	Akishev Y, Goossens O, Callebaut T, Leys C, Napartovich A, Trushkin N 2001 J. Phys. D: Appl. Phys. 34 2875
[14]	Luo H Y, Liang Z, Wang X X, Guan Z C, Wang L M 2008 J. Phys. D: Appl. Phys. 41 205205
[15]	Dong L F, Yang Y J, Fan W L, Yue H, Wang S, Xiao H 2010 Acta Phys. Sin. 59 1917(in Chinese)[董丽芳, 杨玉杰, 范伟丽, 岳晗, 王帅, 肖红 2010 物理学报 59 1917]
[16]	Jiang N, Cao Z X 2010 Acta Phys. Sin. 59 3324(in Chinese)[江南, 曹则贤 2010 物理学报 59 3324]
[17]	Liu X M, Song Y H, Wang Y N 2011 Chin. Phys. B 20 065205
[18]	Chen Z 2002 IEEE Trans. Plasma Sci. 30 1922
[19]	Zhang Y, Shang Z X, L Y D, Gu B 2013 Chin. J. Vacuum Sci. Technol. 33 342 (in Chinese)[张燕, 尚中选, 吕印定, 顾彪 2013 真空科学与技术学报 33 342]
[20]	Manley T C 1943 Trans. Electrochem. Soc. 84 83
[21]	Pal U N, Gulati P, Kumar N, Kumar M, Tyagi M S, Meena B L, Sharma A K, Prakash R 2011 IEEE Trans. Plasma Sci. 39 1475
[22]	Kriegseis J, Möller B, Grundmann S, Tropea C 2011 J. Electrostat. 69 302
[23]	Wang Y C, Wu M Q, Xu F Y, Zhang S R 2005 J. Sichuan Univ. (Nat. Sci. Ed.) 42 393 (in Chinese)[王仪财, 吴孟强, 许峰云, 张树人 2005 四川大学学报 (自然科学版) 42 393]

施引文献

[1]	Kogelschatz U 2003 Plasma Chem. Plasma Process. 23 1
[2]	Massines F, Rabehi A, Decomps P, Gadri R R, Segur P, Mayoux C 1998 J. Appl. Phys. 83 2950
[3]	Gherardi N, Massines F 2001 IEEE Trans. Plasma Sci. 29 536
[4]	Masoud N, Martus K, Figus M, Becker K 2005 Contrib. Plasma Phys. 45 32
[5]	Rahel J, Sherman D M 2005 Phys. D: Appl. Phys. 38 547
[6]	Gherardi N, Gouda G, Gat E, Ricard A E, Massines F 2000 Plasma Sources Sci. Technol. 9 340
[7]	Popa S D 1996 Phys. D: Appl. Phys. 29 411
[8]	Liang Z, Luo H Y, Wang X X, Guan Z C, Wang L M 2010 Acta Phys. Sin. 59 8739(in Chinese)[梁卓, 罗海云, 王新新, 关志成, 王黎明 2010 物理学报 59 8739]
[9]	Li X C, Niu D Y, Xu L F, Jia P Y, Chang Y Y 2012 Chin. Phys. B 21 075204
[10]	Dong L F, Mao Z G, Ran J X 2005 Chin. Phys. 14 1618
[11]	Nersisyan G, Graham W G 2004 Plasma Sources Sci. Technol. 13 582
[12]	Li Q, Li J T, Zhu W C, Zhu X M, Pu Y K 2009 Appl. Phys. Lett. 95 141502
[13]	Akishev Y, Goossens O, Callebaut T, Leys C, Napartovich A, Trushkin N 2001 J. Phys. D: Appl. Phys. 34 2875
[14]	Luo H Y, Liang Z, Wang X X, Guan Z C, Wang L M 2008 J. Phys. D: Appl. Phys. 41 205205
[15]	Dong L F, Yang Y J, Fan W L, Yue H, Wang S, Xiao H 2010 Acta Phys. Sin. 59 1917(in Chinese)[董丽芳, 杨玉杰, 范伟丽, 岳晗, 王帅, 肖红 2010 物理学报 59 1917]
[16]	Jiang N, Cao Z X 2010 Acta Phys. Sin. 59 3324(in Chinese)[江南, 曹则贤 2010 物理学报 59 3324]
[17]	Liu X M, Song Y H, Wang Y N 2011 Chin. Phys. B 20 065205
[18]	Chen Z 2002 IEEE Trans. Plasma Sci. 30 1922
[19]	Zhang Y, Shang Z X, L Y D, Gu B 2013 Chin. J. Vacuum Sci. Technol. 33 342 (in Chinese)[张燕, 尚中选, 吕印定, 顾彪 2013 真空科学与技术学报 33 342]
[20]	Manley T C 1943 Trans. Electrochem. Soc. 84 83
[21]	Pal U N, Gulati P, Kumar N, Kumar M, Tyagi M S, Meena B L, Sharma A K, Prakash R 2011 IEEE Trans. Plasma Sci. 39 1475
[22]	Kriegseis J, Möller B, Grundmann S, Tropea C 2011 J. Electrostat. 69 302
[23]	Wang Y C, Wu M Q, Xu F Y, Zhang S R 2005 J. Sichuan Univ. (Nat. Sci. Ed.) 42 393 (in Chinese)[王仪财, 吴孟强, 许峰云, 张树人 2005 四川大学学报 (自然科学版) 42 393]

[1]	张鑫, 黄勇, 王万波, 唐坤, 李华星. 对称式布局介质阻挡放电等离子体激励器诱导启动涡. 物理学报, 2016, 65(17): 174701. doi: 10.7498/aps.65.174701
[2]	李钢, 徐燕骥, 穆克进, 聂超群, 朱俊强, 张翼, 李汉明. 平面激光诱导荧光技术在交错电极介质阻挡放电等离子体研究中的初步应用. 物理学报, 2008, 57(10): 6444-6449. doi: 10.7498/aps.57.6444
[3]	王艳辉, 王德真. 大气压下多脉冲均匀介质阻挡放电的研究. 物理学报, 2005, 54(3): 1295-1300. doi: 10.7498/aps.54.1295
[4]	董丽芳, 毛志国, 冉俊霞. 氩气介质阻挡放电不同放电模式的电学特性研究. 物理学报, 2005, 54(7): 3268-3272. doi: 10.7498/aps.54.3268
[5]	欧阳吉庭, 何锋, 缪劲松, 冯硕. 共面介质阻挡放电特性研究. 物理学报, 2006, 55(11): 5969-5974. doi: 10.7498/aps.55.5969
[6]	王艳辉, 王德真. 介质阻挡均匀大气压氮气放电特性研究. 物理学报, 2006, 55(11): 5923-5929. doi: 10.7498/aps.55.5923
[7]	李雪辰, 贾鹏英, 刘志辉, 李立春, 董丽芳. 介质阻挡放电丝模式和均匀模式转化的特性. 物理学报, 2008, 57(2): 1001-1007. doi: 10.7498/aps.57.1001
[8]	董丽芳, 王红芳, 刘微粒, 贺亚峰, 刘富成, 刘书华. 介质阻挡放电中电介质参量对放电时间特性的影响. 物理学报, 2008, 57(3): 1802-1806. doi: 10.7498/aps.57.1802
[9]	程钰锋, 聂万胜, 车学科, 田希晖, 侯志勇, 周鹏辉. 不同压力下介质阻挡放电等离子体诱导流场演化的实验研究. 物理学报, 2013, 62(10): 104702. doi: 10.7498/aps.62.104702
[10]	冯璟华, 蒙世坚, 甫跃成, 周林, 徐荣昆, 张建华, 李林波, 章法强. 含氢电极真空弧放电等离子体时空分布特性研究. 物理学报, 2014, 63(14): 145205. doi: 10.7498/aps.63.145205
[11]	邹丹旦, 蔡智超, 吴鹏, 李春华, 曾晗, 张红丽, 崔春梅. 脉冲放电产生螺旋流注的等离子体特性研究. 物理学报, 2017, 66(15): 155202. doi: 10.7498/aps.66.155202
[12]	卢新培, 潘垣, 张寒虹. 水中脉冲放电等离子体通道特性及气泡破裂过程. 物理学报, 2002, 51(8): 1768-1772. doi: 10.7498/aps.51.1768
[13]	漆亮文, 赵崇霄, 闫慧杰, 王婷婷, 任春生. 同轴枪放电等离子体电流片的运动特性研究. 物理学报, 2019, 68(3): 035203. doi: 10.7498/aps.68.20181832
[14]	董丽芳, 杨玉杰, 刘为远, 岳晗, 王帅, 刘忠伟, 陈强. 不同电介质结构下介质阻挡放电特性研究. 物理学报, 2011, 60(2): 025216. doi: 10.7498/aps.60.025216
[15]	杜宏亮, 何立明, 兰宇丹, 王峰. 约化场强对氮-氧混合气放电等离子体演化特性的影响. 物理学报, 2011, 60(11): 115201. doi: 10.7498/aps.60.115201
[16]	李雪辰, 常媛媛, 刘润甫, 赵欢欢, 狄聪. 较大体积的大气压空气介质阻挡放电特性研究. 物理学报, 2013, 62(16): 165205. doi: 10.7498/aps.62.165205
[17]	高书涵, 王绪成, 张远涛. 脉冲调制条件下介质阻挡特高频放电特性的数值模拟. 物理学报, 2020, 69(11): 115204. doi: 10.7498/aps.69.20191853
[18]	王建龙, 丁芳, 朱晓东. 高气压均匀直流辉光放电等离子体的光学特性. 物理学报, 2015, 64(4): 045206. doi: 10.7498/aps.64.045206
[19]	陈俊英, 董丽芳, 李媛媛, 宋倩, 嵇亚飞. 大气压介质阻挡放电超四边形斑图的等离子体参量. 物理学报, 2012, 61(7): 075211. doi: 10.7498/aps.61.075211
[20]	范伟丽, 董丽芳, 李雪辰, 尹增谦, 贺亚峰, 刘书华. Air/Ar介质阻挡放电中正方形斑图的特性研究. 物理学报, 2007, 56(3): 1467-1470. doi: 10.7498/aps.56.1467

引用本文:

Citation:

计量

文章访问数: 1312
PDF下载量: 869
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板

同轴介质阻挡放电发生器介质层等效电容和负载特性研究

摘要

作者及机构信息

1.
三束材料改性教育部重点实验室(大连理工大学), 大连理工大学物理与光电工程学院, 大连 116024

参考文献

施引文献

目录

计量

同轴介质阻挡放电发生器介质层等效电容和负载特性研究

English Abstract

Dielectric layer equivalent capacitance and loading performance of a coaxial dielectric barrier discharge reactor

1.
Key Laboratory of Materials Modification by Laser, Ion and Electron Beams of Ministry of Education, School of Physics and Optoelectronic Technology, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China

全文HTML

目录

作者中心

审稿中心

关于期刊

关于我们

搜索

留言板

同轴介质阻挡放电发生器介质层等效电容和负载特性研究

摘要

作者及机构信息

1. 三束材料改性教育部重点实验室(大连理工大学), 大连理工大学物理与光电工程学院, 大连 116024

参考文献

施引文献

目录

计量

出版历程

同轴介质阻挡放电发生器介质层等效电容和负载特性研究

English Abstract

Dielectric layer equivalent capacitance and loading performance of a coaxial dielectric barrier discharge reactor

1. Key Laboratory of Materials Modification by Laser, Ion and Electron Beams of Ministry of Education, School of Physics and Optoelectronic Technology, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China

全文HTML

目录

作者中心

审稿中心

关于期刊

关于我们

1.
三束材料改性教育部重点实验室(大连理工大学), 大连理工大学物理与光电工程学院, 大连 116024

1.
Key Laboratory of Materials Modification by Laser, Ion and Electron Beams of Ministry of Education, School of Physics and Optoelectronic Technology, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China