大气压空气中同轴介质阻挡放电微放电特性

为了更好的利用和研究介质阻挡放电技术,探讨了研究较少的同轴介质阻挡等离子体反应器的放电特性。因该类反应器2个介质阻挡层结构不一致,导致微放电行为在高频高压电源的正弦波电压的正、负半周内特点不同。研究从其放电的等效电路模型,流注放电击穿机理,以及在大气压空气中的放电实验等方面进行。结果表明,大气压下放电间隙8mm反应器时,放电电流波形在外加电源电压的正负半周期内不对称;分别呈现出明显的“似辉光放电”和“丝状放电”特点,单个微放电电流脉冲宽度约50ns,与外加电源电压极性和频率无关。     

放电等离子体水处理中活性粒子的研究进展

介绍了近年来国内外对放电等离子体水处理过程中产生的活性粒子,特别是自由基的研究现状,包括:检测方法,即发射光谱法、激光诱导荧光法和化学检测法;数值模拟理论;温度、电导率等,并展望了未来的研究方向。     

大气压射频放电中放电参数对活性粒子影响的数值模拟研究

大气压射频放电是人们比较关注的气体放电形式,在合适的放电条件下,其产生的低温非平衡等离子体中可以产生大量的活性粒子,如何优化与调控这些活性粒子的产生与分布是实际应用中,特别是与环境相关的应用中人们非常关心的问题。因此数值求解了描述大气压射频等离子体的流体模型,研究了放电频率、放电间隙及脉冲调制对大气压射频等离子体中活性粒子的影响。计算结果表明,在相同的功率下,过高的放电频率(20 MHz)会抑制活性粒子的产生,而较小的放电间隙(1 mm,即在微等离子体范围内)则有助于提高活性粒子的数密度;通过选取合适的调制频率与占空比,借助于脉冲调制的方式在大气压射频放电中可以有效的调控活性粒子的产生,并降低功率消耗。研究结果可对大气压射频放电中活性粒子的应用提供一定的理论指导。     

微放电及其应用

微放电是放电通道被限制在一个很小空间区域内的气体放电,电极间隙或放电空间尺度一般为亚毫米以下量级。相比常规尺度放电,放电尺度的减小使得微放电具有很多独特性质,因而受到研究者的日益关注。一方面,微放电结构适合于微型化和平面化,可以应用于生物医学、微区电晕散热技术、微机电驱动系统、离子风机、静电流体加速器、气体传感器、离子源、液相放电加工工艺和漏电检测等诸多方面。另一方面,随着大规模集成电路、微电子工艺和微机电系统的迅速发展,电子元件的集成度越来越高,导体电极本身的尺寸和导体之间的间隙大大降低,小电压可以在微电极间隙产生很强的电场,从而造成低电压击穿,成为微电子产品、火工品和电力系统的安全危害源之一。文章对微放电的研究历史、基本原理、击穿与放电特性、稳定性进行了综述,介绍了电晕微放电、微空心阴极放电、DBD微放电、毛细管放电等不同的微放电结构,并从ESD和安全防护、力学效应、光学效应、电学效应、化学与生物医学效应5个方面对微放电近年来的应用研究进展进行了总结。     

基于气压及间距变化的微间距放电特性分析*

微间距放电特性是影响设备微型化发展的重要因素之一,为深入探究微间距放电在不同环境下的特性,搭建试验平台,进行了微间距不同气压气体放电及沿聚酰亚胺薄膜(PI)表面放电试验。在1~100 kPa气体放电试验中,发现电极间距大于10 μm时的击穿电压随气压的走势与间距小于10 μm时的走势存在较大差异,主要原因是电极间距小于10 μm时,击穿过程受到离子增强场致发射效应影响。间距大于10 μm时,击穿电压随气压变化的敏感度与电极间距成正相关;而间距小于10 μm时,由于碰撞电离程度较低,其敏感度显著降低,且随着气压的升高而下降。大气压下对比纯气隙与沿PI表面放电,电极间引入PI薄膜后,击穿电压有了一定的降低,相较于纯气隙放电,沿面击穿电压对电极间距的敏感度更低。     

染污绝缘子放电中泄漏电流的频谱变化

为更有效地预防污闪的发生,在实验室反复试验研究绝缘子交流污秽放电过程中泄漏电流的变化特性,提取了以泄漏电流为污闪预警主要特征量即利用功率谱变换对泄漏电流进行频域分析,提取出泄漏电流频域中功率谱最大谱峰值曲线增长速率作为污闪预测的有效参量从而防止污闪的发生的新思路。得出的试验结果说明此参量可以为污闪预警提供更明确的理论指导,有利于污闪预警系统更清晰地建立。     

空气放电等离子体中活性粒子数浓度演化规律分析

为获得空气放电等离子体中活性粒子的演化规律,耦合了组分浓度方程和能量传递方程以及Boltzmann方程,建立了空气放电等离子体动力学模型,对空气中单次和重复放电进行了数值计算,分析了空气放电等离子体中活性粒子数浓度随电子数浓度和约化场强以及放电频率的变化趋势。结果表明,放电等离子体中的活性粒子数浓度随电子数浓度的增加而大幅增加,当电子数浓度为1.0×104cm-3时,放电产生的O原子粒子数浓度最大值约5.0×107cm-3,而当电子数浓度增加到1.0×108和1.0×1012cm-3时,O原子粒子数浓度的最大值则相应地提高到5.0×1011cm-3和5.0×1014cm-3;约化场强的提高,获得的活性粒子数浓度增加;随着驱动电压频率的增加,氧原子O的周期变化达到稳定所要经历的放电次数增加,O原子的粒子数浓度最大值随放电频率的增加而增加。     

沿面放电生成活性物质用于灭活饮用水中大肠杆菌的机制(英文)

Bacterial and chemical contaminations of drinking water imperil the health of people.A reactive species injection method is presented for sterilizing drinking water.To produce reactive species,a gas phase surface discharge reactor(SDR)is designed:a spiral stainless steel wire attached on the inside wall of a quartz glass tube is used as the high voltage electrode,and the drinking water is the ground electrode.The performance and mechanisms of the method in inactivating of Escherichia coli(E.coli)are analyzed.Experimental results show that 500 mL E.coli-contaminated drinking water(108CFU/mL)is completely sterilized within 4 min.Based on the scanning electron microscope(SEM)analysis,there were plasma-induced cell structure damages of the E.coli in the sterilized water,and the damage resulted in the leakage of protein,which was proved by chemical analyses.Meanwhile,the heating effect concomitantly generated by discharge plasma does not influence E.coli inactivation,and the contribution of direct ultraviolet(UV)irradiation could be neglected too.The ozone generated by SDR and the hydroxyl radicals(·OH)subsequently generated in drinking water play the decisive roles in E.coli inactivation because these reactive species cause the cell rupture.     

水中脉冲放电活性粒子的研究

通过发射光谱和化学方法检测蒸馏水中脉冲放电产生的活性粒子，研究了氧气流量造成的放电形式变化(流注和火花放电)，活性粒子(包括羟基、激发态氢原子、氧原子和过氧化氢)变化。实验表明放电形式对各种活性粒子的产率有明显的影响，而气体流量的大小直接决定放电形式的转变，其中氢原子发射光谱强度的变化可以直接表示这种转变，这种转变也决定了OH和H发射光谱强度的差异。     

油中微水对变压器匝间放电的影响

为了研究微水对油纸绝缘匝间放电的影响,在实验室建立了匝间放电试验平台。模拟了变压器油微水体积分数为11×10-6和28.6×10-6的匝间放电,采用恒压法研究了从起始放电到绝缘击穿的整个过程,使用常规脉冲电流(CIC)测量方法检测局部放电的信息。对所采集的CIC信息进行了放电次数和平均放电量进行统计分析,可以将匝间放电划分为4个阶段:起始放电阶段、放电发展阶段、放电严重阶段和放电严重阶段。试验结果表明:1)微水体积分数为11×10-6的变压器油起始放电电压高于微水体积分数为28.6×10-6的变压器油;2)微水体积分数为11×10-6的变压器油与体积分数为28.6×10-6的变压器油相比,单位时间内的各阶段的放电次数和视在放电量前者小于后者;3)微水体积分数为11×10-6与28.6×10-6的变压器油相比,前者放电持续时间长,后者放电持续时间短。     

大气压微等离子体放电特性研究

通过减小电极孔径到微米量级来实现高气压甚至大气压放电的现象已成为研究热点。笔者利用不锈钢空心针作为放电阴极,不锈钢网作阳极,进行了大气压微等离子体放电实验研究。实验测量了大气压微放电的伏安特性曲线。实验发现,大气压直流微放电存在不同的放电模式:空心阴极放电和反常辉光放电,随着电流的增加,放电越来越强烈。实验研究了放电电压随压强和气体流量的变化关系。结果显示,随着体系压强的增加,电离过程增多,放电电压逐渐降低。随着流量的增加,气体流动状态由层流状态逐渐过渡到紊流状态,引起放电电压先降低后增加。     

铅蓄电池正极活性物质利用率

通过实验电池和产品电池（６Ｖ－６０Ａｈ）放电容量测定,筛选出数种有效添加剂,得到了几个较好的配方,提高了铅蓄电池正极活性物质利用率。通过循环伏安法（ＣＶＡ）、Ｘ射线衍射分析、扫描电镜（ＳＥＭ）、孔率以及电导的测定,探讨了不同添加剂对ＰｂＯ２电极组成、结构和性能的影响。     

大气压射频放电中放电参数对活性粒子影响的数值模拟研究EI北大核心CSCD

大气压射频放电是人们比较关注的气体放电形式,在合适的放电条件下,其产生的低温非平衡等离子体中可以产生大量的活性粒子,如何优化与调控这些活性粒子的产生与分布是实际应用中,特别是与环境相关的应用中人们非常关心的问题。因此数值求解了描述大气压射频等离子体的流体模型,研究了放电频率、放电间隙及脉冲调制对大气压射频等离子体中活性粒子的影响。计算结果表明,在相同的功率下,过高的放电频率(>20 MHz)会抑制活性粒子的产生,而较小的放电间隙(<1 mm,即在微等离子体范围内)则有助于提高活性粒子的数密度;通过选取合适的调制频率与占空比,借助于脉冲调制的方式在大气压射频放电中可以有效的调控活性粒子的产生,并降低功率消耗。研究结果可对大气压射频放电中活性粒子的应用提供一定的理论指导。     

新颖的高气压微放电结构的研究

介绍了微空心阴极放电(MHCD)的特点,根据MHCD的基本结构给出了一种“平面阴极-微空心阳极”放电结构,并在该基础上设计了一种新的放电结构:它的阳极为“金属针,”它的阴极由“平面阴极-微空心阳极放电”构成,整个系统构成一个“针-孔”自持的辉光放电。主要进行了空气放电实验,单个“平面阴极-微空心阳极放电”能够在大气压下产生稳定的直流辉光放电,多个“平面阴极-微空心阳极放电”能够在高气压下稳定地并联运行,而不需要个体镇流电阻,它们的伏安特性曲线在整个放电区域都具有正的微分电阻特性。“针-孔”自持的辉光放电也能够在高气压下产生大体积辉光放电空气等离子体,等离子体的电子密度估计在1011～1012cm-3之间,测得的伏安特性曲线在整个放电区域也具有正的微分电阻特性。它产生的高气压大体积高电流密度辉光放电等离子体,能够应用于工业上的多种等离子体加工中,也能够用作Pseudospark高压开关的触发设备。     

铅酸蓄电池正极活性物质活性和失效模式

铅酸蓄电池循环寿命性能衰退通常由正极板性能降低所造成的，正极板的失效与正极活性物质的软化、正极板栅腐蚀和膨胀，以及正极板栅与活性物质界面纯化有关。讨论了正极活性物质的失效模式。     

微波部件的微放电效应检测系统

随着航天技术的快速发展,对微波部件载荷的功率容量要求越来越高,部件受微放电效应影响的问题越来越突出,建立有效的微放电检测手段显现的尤为迫切。在此背景下研制了一套微波部件的微放电效应检测系统,主要采用前向/后向功率检测法及调零检测法实现微放电的检测。首先介绍了微放电产生的机理及危害,其次从检测原理、系统的总体设计及调零装置的设计等3方面对系统研制的基本思路进行了阐述,最终通过实验验证表明系统能够良好的实现单载波状态下无源微波部件的微放电效应检测。     

活性物质电性能快速测定方法的研究

在电池活性物质中掺入导电粘合剂后做成电极，进行恒电流充放电，得到的电容量能直接评价活性物质的电性能。已对ＭｎＯ２、Ｍ（ＯＨ）２、Ａｇ２Ｏ、ＡｇＮｉＯ２、ＣｕＯ和ＭＨ等活性物质的电性能作出快速评价。该测定方法具有简易。快速和直接的特点。     

铅酸蓄电池正极活性物质的研究

采用有效添加剂,提高了铅酸蓄电池正极活性物质利用率,延长了使用寿命.软化脱粉现象明显改善.通过X射线衍射分析、电子扫描显微镜分析和比表面的测定,解释了不同添加剂对PbO_2电极的组成、结构和性能的影响原因,确定了添加剂的最佳合量,从而得到较好的配方.     

空气中脉冲电压激励的表面微放电特性(英文)

The surface micro-discharge(SMD)excited by pulsed voltage in open air is experimentally studied by measuring its voltage,current,emission image,emission spectrum,and ultraviolet(UV)absorption spectrum.It is found that the SMD occurs intermittently in each cycle,and that it consists of many filaments on the surface of grounded electrode.While the applied voltage’s peak value Up increases from 1.75 kV to 7.25 kV,the discharge area keeps expanding until Up≈6 kV,when the discharge occupies all the available area.The emission spectrum of nitrogen metastable N2(C-B)and the density of ozone increase almost linearly.The ozone density decreases hyperbolically downstream of the grounded electrode due to the diffusion in open air.The characteristics of pulsed SMD are presented and analyzed as well,which may be referred by further investigations.