[發(fā)明專利]一種齒輪狀輝光斑圖放電的實(shí)現(xiàn)方法

在審

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• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN107750086A
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝艷捧;韓玉英;黃之明;陽林;李立浧
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H05H1/24
• 分類號(hào): H05H1/24;H05H1/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氣體放電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種齒輪狀輝光斑圖放電的實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

低溫等離子體在材料表面改性、臭氧合成、等離子體顯示、污染物處理等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。大氣壓介質(zhì)阻擋放電（Dielectric Barrier Discharge，DBD）作為產(chǎn)生低溫等離子體的方法之一，由于無需真空設(shè)備，并且產(chǎn)生的等離子體溫度和密度適中，具有廣闊的應(yīng)用前景和研究價(jià)值。

目前，試驗(yàn)仍然是研究介質(zhì)阻擋放電重要方法，隨著先進(jìn)測量設(shè)備和試驗(yàn)方法的應(yīng)用，大量的電氣參量如電流波形、電壓波形、以及光學(xué)參量如電極底面放電圖像、電極側(cè)面放電圖像、發(fā)射光譜被獲得。改變試驗(yàn)條件，如電壓幅值、間隙距離、壓強(qiáng)、阻擋介質(zhì)材料可以獲得不同形式的放電，包含均勻放電、柱狀放電、同心圓以及靶狀等，但是齒輪狀斑圖尚未被研究發(fā)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種齒輪狀輝光斑圖放電的實(shí)現(xiàn)方法，具體為大氣壓氦氣介質(zhì)阻擋齒輪狀輝光斑圖放電的獲得方法。該方法通過利用典型的平板電極介質(zhì)阻擋放電裝置，并在控制平板介質(zhì)間隙以及電壓的條件下，實(shí)現(xiàn)齒輪狀輝光斑圖放電模式，有利于對齒輪狀放電機(jī)理、電學(xué)特性、徑向和軸向光學(xué)演化的深入研究。

本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種齒輪狀輝光斑圖放電的實(shí)現(xiàn)方法，包括如下步驟：

（1）實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建：搭建平板電極介質(zhì)阻擋放電實(shí)驗(yàn)裝置，裝置主要包括電源、放電室、平板電極、真空機(jī)和測量系統(tǒng)；

所述平板電極處于放電室內(nèi)，平板電極的下方放置有45°平面反射鏡，且在平板電極的上下電極表面各放置一塊介質(zhì)板；

所述電源的正負(fù)極分別與平板電極的上下電極相連接；所述真空機(jī)安裝在放電室的側(cè)壁上；

所述測量系統(tǒng)包括ICCD相機(jī)、高壓探頭和數(shù)字示波器；所述高壓探頭用于測定電源產(chǎn)生的外加電壓，數(shù)字示波器用于采集外加電壓與回路電流信號(hào)；所述數(shù)字示波器通過向ICCD相機(jī)的控制器發(fā)送外加電壓同步出發(fā)信號(hào)，并由與ICCD相機(jī)的控制器相連接的計(jì)算機(jī)輸出快門開斷時(shí)間，從而控制ICCD相機(jī)的拍攝；

（2）調(diào)整氣體間隙：采用兩塊石英玻璃作為間隙板插入平板電極的兩塊介質(zhì)板之間，并分別靠近介質(zhì)板兩邊的末端，調(diào)整氣體間隙；

（3）抽真空：采用真空機(jī)將放電室抽真空后，再充入氦氣；

（4）調(diào)整電壓：調(diào)整電源的輸出電壓頻率，再使外加電壓從零開始緩慢增加，直至氣體間隙放電，記錄此時(shí)外加電壓峰峰值為V_pp1；穩(wěn)定后，將外加電壓從V_pp1緩慢降低，并同時(shí)通過平板電極下方放置的45°平面反射鏡觀察放電分布情況，直至放電分布呈現(xiàn)齒輪狀斑圖，停止降壓，并將電壓穩(wěn)定在該外加電壓值；

（5）放電模式診斷：通過ICCD相機(jī)拍攝平板電極側(cè)面和底面的放電圖像，觀察到側(cè)面放電圖像存在靠近陰極明亮的負(fù)輝層，且陽極到陰極有明顯的陰暗分層，判斷該齒輪狀斑圖放電模式屬于輝光放電。

進(jìn)一步地，步驟（2）中，所述氣體間隙較小，為3~4mm。

進(jìn)一步地，步驟（3）中，所述抽真空是抽真空至氣壓為20Pa。

進(jìn)一步地，步驟（3）中，所述氦氣的純度為99.999%。

進(jìn)一步地，步驟（3）中，所述充入氮?dú)獾牧繛槭钩檎婵蘸蟮姆烹娛业臍鈮哼_(dá)到一個(gè)大氣壓。

進(jìn)一步地，步驟（4）中，調(diào)整電源的輸出電壓頻率為10~11kHz。

優(yōu)選的，步驟（4）中，外加電壓從V_pp1緩慢降低至2.0KV，放電分布呈現(xiàn)齒輪狀斑圖，停止降壓，并將電壓穩(wěn)定在2.0 kV。

進(jìn)一步地，步驟（4）中，所述穩(wěn)定是穩(wěn)定30s以上。

進(jìn)一步地，步驟（5）中，所述ICCD相機(jī)的型號(hào)為PI-MAX2。

進(jìn)一步地，步驟（5）中，所述ICCD相機(jī)的曝光時(shí)間小于1ms，10ns~50ns為最佳。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

（1）本發(fā)明通過利用典型的平板電極介質(zhì)阻擋放電裝置，在間隙3~4mm、電壓頻率10~11kHz條件下，緩慢調(diào)節(jié)外加電壓到起始放電電壓以下，獲得齒輪狀輝光斑圖放電模式；

（2）本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)了新型的斑圖放電模式，對深入研究齒輪狀斑圖的放電演化過程、放電過程的內(nèi)部參數(shù)以及研究斑圖動(dòng)力學(xué)具有重大意義。

附圖說明

圖1為實(shí)施例中齒輪狀輝光斑圖放電的實(shí)現(xiàn)流程圖；