搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

常压下气体放电等离子体振荡的实验与理论研究

武晋泽 唐晋娥 董有尔 张国峰 王彦华

引用本文:
Citation:

常压下气体放电等离子体振荡的实验与理论研究

武晋泽, 唐晋娥, 董有尔, 张国峰, 王彦华

Experimental and theoretical studies on gas discharge and plasma oscillation at atmospheric pressure

Wu Jin-Ze, Tang Jin-E, Dong You-Er, Zhang Guo-Feng, Wang Yan-Hua
PDF
导出引用
  • 在实验上研究了高压交流电弧发生器电极间隙的气体放电及等离子体振荡, 观察到了气体放电过程中的纳秒脉冲.以电子的流体运动方程和麦克斯韦方程为理论基础, 利用函数来描述交变外电场作用下电极处的电子堆积现象,建立了常压下气体放电时等离子体在外电场中振荡的理论模型,通过Laplace变换求解出电极间的放电电压.理论与实验结果基本符合, 从而可估算出实验中等离子体的电子数密度为1.3 1012/m3.
    The gas discharge and plasma oscillation between the electrodes of high-voltage alternating current arc generator are studied, and the nanosecond pulsed phenomenon in the gas discharge process is observed at atmospheric pressure. Electron accumulation phenomenon under the action of alternating electric field is described by using a function. Based on the equation of electron fluid motion and Maxwell equations, the discharge voltage between the electrodes is depicted theortically. Theoretical and experimental results are consistent with each other basically, and the electron density is estimated to be 1.3 1012/m3.
    • 基金项目: 国家级精品课程近代物理实验, 国家级物理实验教学示范中心资助的课题
    • Funds: Project supported by the National High-quality Course of Modern Physics Experiment, and the National Demonstrate Center of Physical Experiment.
    [1]

    Jin Y, Ren C S, Xiu Z L 2006 Plasma Sci. Technol. 8 720

    [2]

    Lu X, Ye T, Cao Y 2008 J. Appl. Phys. 104 053309

    [3]

    Shi X M, Yuan Y K, Sun Y Z 2006 Plasma Sci. Technol. 8 569

    [4]

    Kim G C, Kim G J, Park S R 2009 Phys. D: Appl. Phys. 42 032005

    [5]

    Stoffels E, Kieft I E, Sladek R E 2006 Plasma Sources Sci. Technol. 15 S169

    [6]

    Fridman G, Friedman G, Gutsol A 2008 Plasma Process Polym 5 503

    [7]

    Yan X, Zou F, Lu X 2009 Appl. Phys. Lett. 95 083702

    [8]

    Laroussi M 2009 IEEE Trans. Plasma Sci. 37 714

    [9]

    Lu X P, Yan P, Ren C S 2011Sci. Sin. Phys. Mech. Astron. 41 1(in Chinese)[卢新培, 严萍, 任春生 2011 中国科学: 物理学 力学 天文学 41 1]

    [10]

    Yang J J 1983 Gas discharge(Beijing: Science Press) p105 (in Chinese) [杨津基 1983 气体放电(北京: 科学出版社) 第105页]

    [11]

    Mesyats G A, Bychkoy Y I, Kremney V V 1972 Soviet Phys. Usp. 15 282

    [12]

    Kunhardt E E, Luessen L H 1983 Electrical breakdown and discharges in gases fundamental processes and breakdown (New York: Plenum Press) p101

    [13]

    Aleksandrov N, Kindysheva S, Nudnova M 2010 J. Phys. D 43 255201

    [14]

    Babich L P, Stankevich Y 1973 Sov. Phys-Tech Phys. 12 1333

    [15]

    TarasenkoV F, Yakovlenko S I, Orlovskii V M 2003 JETP Lett. 77 611

    [16]

    Lu X, Laroussi M 2006 Appl. Phys. 100 063302

    [17]

    Naidis G V 2006 Plasma Sources Sci. Technol. 15 253

    [18]

    Shao T, Sun G S, Yan P 2006 Acta. Phys. Sin. 55 5964 (in Chinese) [邵涛, 孙广生, 严萍 2006 物理学报 55 5964]

    [19]

    Shao T, Yan P, Zhang S C 2008 High Power Laser and Particle Beams 20 1928 (in Chinese) [邵涛, 严萍, 张适昌 2008 强激光与粒子束 20 1928]

    [20]

    Zhang G F, Dong Y E 2006 College Physics 25 52 (in Chinese) [张国峰, 董有尔 2006 大学物理 25 52]

    [21]

    Cheng Y X, Dong Y E 2010 Journal of Shanxi University 33 401 (in Chinese) [程永喜, 董有尔 2010 山西大学学报 33 401]

    [22]

    Guo S H 2008 Electrodynamics (3rd Ed.) (Beijing: Higher Education Press) p146 [郭硕鸿 2008 电动力学(第三版) (北京: 高等教育出版社) 第146页]

    [23]

    Weng M, Xu W J, Wang G Q 1998 Vacuum Science and Technology 18 187 (in Chinese) [翁明, 徐伟军, 王桂芹 1998 真空科学与技术 18 187]

  • [1]

    Jin Y, Ren C S, Xiu Z L 2006 Plasma Sci. Technol. 8 720

    [2]

    Lu X, Ye T, Cao Y 2008 J. Appl. Phys. 104 053309

    [3]

    Shi X M, Yuan Y K, Sun Y Z 2006 Plasma Sci. Technol. 8 569

    [4]

    Kim G C, Kim G J, Park S R 2009 Phys. D: Appl. Phys. 42 032005

    [5]

    Stoffels E, Kieft I E, Sladek R E 2006 Plasma Sources Sci. Technol. 15 S169

    [6]

    Fridman G, Friedman G, Gutsol A 2008 Plasma Process Polym 5 503

    [7]

    Yan X, Zou F, Lu X 2009 Appl. Phys. Lett. 95 083702

    [8]

    Laroussi M 2009 IEEE Trans. Plasma Sci. 37 714

    [9]

    Lu X P, Yan P, Ren C S 2011Sci. Sin. Phys. Mech. Astron. 41 1(in Chinese)[卢新培, 严萍, 任春生 2011 中国科学: 物理学 力学 天文学 41 1]

    [10]

    Yang J J 1983 Gas discharge(Beijing: Science Press) p105 (in Chinese) [杨津基 1983 气体放电(北京: 科学出版社) 第105页]

    [11]

    Mesyats G A, Bychkoy Y I, Kremney V V 1972 Soviet Phys. Usp. 15 282

    [12]

    Kunhardt E E, Luessen L H 1983 Electrical breakdown and discharges in gases fundamental processes and breakdown (New York: Plenum Press) p101

    [13]

    Aleksandrov N, Kindysheva S, Nudnova M 2010 J. Phys. D 43 255201

    [14]

    Babich L P, Stankevich Y 1973 Sov. Phys-Tech Phys. 12 1333

    [15]

    TarasenkoV F, Yakovlenko S I, Orlovskii V M 2003 JETP Lett. 77 611

    [16]

    Lu X, Laroussi M 2006 Appl. Phys. 100 063302

    [17]

    Naidis G V 2006 Plasma Sources Sci. Technol. 15 253

    [18]

    Shao T, Sun G S, Yan P 2006 Acta. Phys. Sin. 55 5964 (in Chinese) [邵涛, 孙广生, 严萍 2006 物理学报 55 5964]

    [19]

    Shao T, Yan P, Zhang S C 2008 High Power Laser and Particle Beams 20 1928 (in Chinese) [邵涛, 严萍, 张适昌 2008 强激光与粒子束 20 1928]

    [20]

    Zhang G F, Dong Y E 2006 College Physics 25 52 (in Chinese) [张国峰, 董有尔 2006 大学物理 25 52]

    [21]

    Cheng Y X, Dong Y E 2010 Journal of Shanxi University 33 401 (in Chinese) [程永喜, 董有尔 2010 山西大学学报 33 401]

    [22]

    Guo S H 2008 Electrodynamics (3rd Ed.) (Beijing: Higher Education Press) p146 [郭硕鸿 2008 电动力学(第三版) (北京: 高等教育出版社) 第146页]

    [23]

    Weng M, Xu W J, Wang G Q 1998 Vacuum Science and Technology 18 187 (in Chinese) [翁明, 徐伟军, 王桂芹 1998 真空科学与技术 18 187]

  • [1] 余鑫, 漆亮文, 赵崇霄, 任春生. 同轴枪正、负脉冲放电等离子体特性的对比. 物理学报, 2020, 69(3): 035202. doi: 10.7498/aps.69.20191321
    [2] 王兴生, 马彦明, 高勋, 林景全. 纳秒脉冲激光诱导空气等离子体的近红外辐射特性. 物理学报, 2020, 69(2): 029502. doi: 10.7498/aps.69.20190753
    [3] 刘家合, 鲁佳哲, 雷俊杰, 高勋, 林景全. 气体压强对纳秒激光诱导空气等离子体特性的影响. 物理学报, 2020, 69(5): 057401. doi: 10.7498/aps.69.20191540
    [4] 陈坚, 刘志强, 郭恒, 李和平, 姜东君, 周明胜. 基于气体放电等离子体射流源的模拟离子引出实验平台物理特性. 物理学报, 2018, 67(18): 182801. doi: 10.7498/aps.67.20180919
    [5] 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
    [6] 杨亮, 张俊龙, 闫慧杰, 滑跃, 任春生. 同轴枪脉冲放电等离子体输运过程中密度变化的实验研究. 物理学报, 2017, 66(5): 055203. doi: 10.7498/aps.66.055203
    [7] 侯兴民, 章程, 邱锦涛, 顾建伟, 王瑞雪, 邵涛. 大气压管板结构纳秒脉冲放电中时域X射线研究. 物理学报, 2017, 66(10): 105204. doi: 10.7498/aps.66.105204
    [8] 赵光银, 李应红, 梁华, 化为卓, 韩孟虎. 纳秒脉冲表面介质阻挡等离子体激励唯象学仿真. 物理学报, 2015, 64(1): 015101. doi: 10.7498/aps.64.015101
    [9] 白占国, 李新政, 李燕, 赵昆. 气体放电系统中多臂螺旋波的数值分析. 物理学报, 2014, 63(22): 228201. doi: 10.7498/aps.63.228201
    [10] 章程, 马浩, 邵涛, 谢庆, 杨文晋, 严萍. 纳秒脉冲气体放电中逃逸电子束流的研究. 物理学报, 2014, 63(8): 085208. doi: 10.7498/aps.63.085208
    [11] 车学科, 聂万胜, 周朋辉, 何浩波, 田希晖, 周思引. 亚微秒脉冲表面介质阻挡放电等离子体诱导连续漩涡的研究. 物理学报, 2013, 62(22): 224702. doi: 10.7498/aps.62.224702
    [12] 毕学松, 朱亮, 杨富龙. 丝电爆过程的电流导入机理. 物理学报, 2012, 61(7): 078105. doi: 10.7498/aps.61.078105
    [13] 贺亚峰, 冯晓敏, 张亮. 气体放电系统中时空斑图的时滞反馈控制. 物理学报, 2012, 61(24): 245204. doi: 10.7498/aps.61.245204
    [14] 章程, 邵涛, 牛铮, 张东东, 王珏, 严萍. 大气压尖板电极结构重复频率纳秒脉冲放电中X射线辐射特性研究. 物理学报, 2012, 61(3): 035202. doi: 10.7498/aps.61.035202
    [15] 谢旭东, 王 逍, 朱启华, 曾小明, 王凤蕊, 黄小军, 周凯南, 王 方, 蒋东镔, 黄 征, 孙 立, 刘 华, 王晓东, 邓 武, 郭 仪, 张小民. 光谱分辨条纹相机测量高能啁啾脉冲特性. 物理学报, 2007, 56(11): 6463-6467. doi: 10.7498/aps.56.6463
    [16] 徐 慧, 盛政明, 张 杰. 相对论效应对大振幅电子等离子体振荡破裂影响的数值模拟. 物理学报, 2007, 56(2): 968-976. doi: 10.7498/aps.56.968
    [17] 郭文琼, 周晓军, 张雄军, 隋 展, 吴登生. 等离子体电极普克尔盒电光开关单脉冲过程数值模拟. 物理学报, 2006, 55(7): 3519-3523. doi: 10.7498/aps.55.3519
    [18] 邵 涛, 孙广生, 严 萍, 谷 琛, 张适昌. 纳秒脉冲下高能量快电子逃逸过程的计算. 物理学报, 2006, 55(11): 5964-5968. doi: 10.7498/aps.55.5964
    [19] 杨 靖, 李景镇, 孙秀泉, 龚向东. 硅烷低温等离子体阶跃响应的仿真(1). 物理学报, 2005, 54(7): 3251-3256. doi: 10.7498/aps.54.3251
    [20] 陈 钢, 潘佰良, 姚志欣. 气体脉冲放电等离子体阻抗的参量研究. 物理学报, 2003, 52(7): 1635-1639. doi: 10.7498/aps.52.1635
计量
  • 文章访问数:  4443
  • PDF下载量:  738
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-01-13
  • 修回日期:  2012-02-28

常压下气体放电等离子体振荡的实验与理论研究

  • 1. 山西大学物理电子工程学院, 太原 030006
    基金项目: 国家级精品课程近代物理实验, 国家级物理实验教学示范中心资助的课题

摘要: 在实验上研究了高压交流电弧发生器电极间隙的气体放电及等离子体振荡, 观察到了气体放电过程中的纳秒脉冲.以电子的流体运动方程和麦克斯韦方程为理论基础, 利用函数来描述交变外电场作用下电极处的电子堆积现象,建立了常压下气体放电时等离子体在外电场中振荡的理论模型,通过Laplace变换求解出电极间的放电电压.理论与实验结果基本符合, 从而可估算出实验中等离子体的电子数密度为1.3 1012/m3.

English Abstract

参考文献 (23)

目录

    /

    返回文章
    返回