低气压氩气空心阴极放电自脉冲特性

为了进一步提高空心阴极放电的稳定性,揭示空心阴极放电自脉冲现象的形成机理,利用柱型空心阴极放电装置,在低气压氩气环境下研究了空心阴极放电的自脉冲现象。测量得到了放电的伏安特性曲线、放电发光图像、自脉冲电流和电压的时间演化特性,以及气压、电流、外部限流电阻等对自脉冲的影响。研究结果表明,自脉冲放电出现在空心阴极放电的负阻特性阶段,并具有稳定的频率(几kHz到几十kHz);自脉冲的形成时间<10μs,而衰减时间为几十μs,其频率随平均电流的增加而线性增大。此外,外部串联限流电阻对自脉冲产生范围有重要影响,随着外加电阻值的升高,能够产生自脉冲的上限平均电流升高,下限平均电流降低,但是不会对自脉冲产生机理产生影响。     

纳秒脉冲触发的阵列微空心阴极放电特性

阵列微空心阴极(MHC)是一种在同一个阴极结构上加工多个微孔形成微孔阵列,实现大面积高电子密度的放电微等离子体结构。相比直流触发模式,纳秒短脉冲触发阵列微空心阴极,可以显著地减少直流触发时的电流热负荷效应,提高放电电流和放电能量。本文利用自行研制的纳秒脉冲电源,实现对阵列微空心阴极在氩气下进行脉冲放电,研究其脉冲条件下的放电特性;其次,研究其在纳秒脉冲下多孔阵列的同步放电问题,并通过加入预触发结构,有效改善其同步特性;最后,利用光纤式发射光谱仪进行氩气下氩发射光谱测量,并对纳秒放电等离子体进行光谱诊断。     

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。     

高温环境下线管式电极结构直流放电特性实验研究

为了给等离子体技术在高温烟气净化的应用方面做些基础工作,研究了2种不同阴极材料在高温常压、异极距为5 mm的线管式放电装置中的直流放电特性,详细分析了环境温度对不同放电形式之间转化的影响。研究发现,室温下,随着负高压输出电压的增大,放电依次经历电晕和弧光2种放电形式。对于不锈钢电极,环境温度为350～650℃时,随着输出电压的增加,放电依次经历电晕、辉光和弧光3种放电形式;环境温度达到700℃后,放电只经历辉光和弧光2种放电形式。对于镧钨电极,在环境温度为350～850℃的区间内依次经历电晕、辉光和弧光放电3种放电形式。随着环境温度的升高,起晕电压和火花击穿电压同时降低,火花击穿电压的下降趋势更快,与阴极材料无关。     

EHD水处理装置放电现象的研究

为降低水处理成本 ,通过实验观测到 EHD放电水处理装置中大流量的水流在强电场中的雾化、起晕现象。研究了气液混合体放电的伏安特性和不同浓度及其的硫氰酸钾水溶液的气液混合体放电 ,发现影响化学反应方向的溶液浓度在电流上呈现拐点的现象     

大气压射频微等离子体放电结构演化的粒子模拟

大气压射频微等离子体放电具有较大的潜在应用价值,但实验研究较困难。为此借助于粒子模拟的方法,在给定的放电间隙下,研究了电流密度及二次电子发射系数(SEEC)对射频微等离子体的放电结构的影响。模拟结果表明,随着输入电流密度的增大,放电空间逐渐由鞘层主导的结构转变为辉光放电结构,电子密度也会随之增大,鞘层电场逐渐增强,同时电子能量概率函数(EEPF)曲线会随之整体向上偏移;而在给定的电流密度下,随着SEEC的增大,放电结构也会逐渐由鞘层主导的结构转变为辉光放电的结构,电子密度会随之增大,同时鞘层电场会逐渐变小,高能电子(20 eV)比例也随之减小。最后分析了在大间隙下出现鞘层主导结构的可能性。     

气体发光二极管GLED的灯芯结构和工作原理

LED可分为无机发光二极管(即ILED)和有机发光二极管(即OLED)两类,ILED和OLED统称为固体发光二极管。GLED是指气体发光二极管,具有全新的灯芯结构和工作机理。     

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。     

微腔介质阻挡放电忆阻特性分析

为了研究微腔结构介质阻挡放电的非线性电阻特性,搭建微腔结构介质阻挡放电的仿真模型,研究其放电过程中的电压和电流关系从而得到其伏安特性曲线.根据忆阻器数学模型及忆阻器物理模型,建立忆阻器的MATLAB仿真平台.应用阻变机理对忆阻器的伏安特性进行分析并与介质阻挡放电的伏安特性进行比较,发现微腔介质阻挡放电过程中的伏安特性与忆阻器的忆阻特性相似.从电荷转移角度进一步分析微腔介质阻挡放电过程中的忆阻特性.     

槽型空心阴极放电特性的模拟

为进一步揭示槽型空心阴极放电的放电机理,利用流体-亚稳态原子传输模型模拟研究了槽型空心阴极放电等离子体参数的时空分布特性。模拟得到了不同时刻槽型空心阴极放电中电势、电子密度、电场场强和电离速率等的分布特性。结果表明槽型空心阴极放电在不同时刻处于不同的放电模式,即初始放电阶段为Townsend放电模式,此阶段以轴向放电为主;第2阶段为放电由槽外向槽内发展阶段,此阶段电场场强由轴向向径向转换;第3阶段为形成空心阴极效应放电模式阶段,此阶段逐渐形成稳定的阴极鞘层结构;第4阶段为稳定放电阶段,放电参数不随时间发生变化。研究结果为进一步分析空心阴极放电的时间发展特性提供了参考。     

SF6气体绝缘设备的放电特性研究

随着SF6气体绝缘设备在系统中的广泛应用,对其绝缘状态的监测、检验以及相应的缺陷类型识别,成为当前亟待解决的问题.通过建立缺陷模型,对SF6气体在不同状态下放电特性进行试验分析,得到了不同缺陷情况下SF6绝缘设备的放电类型特征参数,和特征气体组分.结果表明:典型特征气体可作为实际检测的比对标准,也可作为SF6气体绝缘设备故障诊断专家系统的数据资料.     

线点式电晕放电特性实验研究

目前,大气压非平衡等离子体及其源的研究局限于弱(电场)电离放电范畴,存在等离子体浓度低、能耗高和体积庞大等问题。为此,研究非均匀强电场下电晕放电特性及其离子运动规律,以便解决上述问题,成为当务之急。该实验以自制的线点式等离子体发生器为例,研究其在非均匀强电场下的电晕放电特性及离子运动规律,结果表明:使用细电晕极,更易使空气电离产生负离子;通过数据模拟,得出此线点式电晕放电空间,负离子浓度可达到1014～1015个/m3,且电压越高,越靠近电晕区,场强越大,离子输运率越高,负离子浓度越大。此装置比线板式放电装置在同一位置处单位体积内的离子浓度更高,更易集中获得荷电粒子。     

不同电极结构下介质阻挡放电的特性研究

研究了平板-平板电极、多针-平板电极和筛网电极3种电极结构DBD的放电特性,通过测量电压-电流波形图及放电发光图比较了它们的区别,并从放电机理角度对实验结果作了解释。结果表明:平板-平板电极DBD表现为稳定的细丝状放电。而多针-平板电极DBD融合针尖的电晕效应,使得放电空间中呈现扩散圆锥形放电。筛网电极DBD可以实现大气压辉光放电(APGD),放电更加均匀,放电空间内看不到放电细丝的存在。     

Generation and control of electrolyte cathode atmospheric glow discharge using miniature gas flow

Stable electrolyte cathode atmospheric DC glow microdischarges were generated by using a miniature helium gas flow from a nozzle electrode in air. We developed two schemes to control the temporal evolution of the discharge and the interaction between the discharge column and the ambient air. The vaporization of electrolyte solutions takes place and affects the discharge characteristics. This takes time from the start of the discharge. Therefore, the discharge was controlled by applying pulse‐modulated DC voltages. If the voltage was dropped down to zero before the vaporization, the gas discharge developed without the ionization of the solution components. A helium gas discharge without air developed when the nozzle electrode was placed in a glass capillary. This was confirmed by examining the change in pH of the solution, which usually decreased owing to the generation of nitrogen oxides in the discharge in air. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 178(4): 8–15, 2012; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21222     

Influences of gas density depletion on high‐pressure,pulsed‐glow discharge

High‐pressure, pulsed glow discharge has been studied for the excitation discharge in TEA gas lasers. Various instabilities occur in the subsequent discharge, which induce the arc and collapse for the highly repetitive operation. In this paper, the influences of the gas density depletion on the high‐pressure, pulsed glow discharge have been investigated, eliminating the other instabilities such as shock waves, residual ions, discharge products, and electrode heating. The gas density depletion was produced by utilizing a subsonic flow between the curved electrodes. The comparison has been made on the discharge occurring in the presence of the gas density depletion with that by the double‐pulse experiment in a stable gas. The big gas density nonuniformity tends to cause the arc without the shocks, ions, discharge products, and electrode heating. The transition from glow to arc discharge discontinuously occurs with respect to the gas density depletion. On the other hand, the second discharge in the double‐pulse experiment becomes an arc in much smaller gas density nonuniformity, and the transition from glow to arc occurs gradually. The arc discharge might be driven by some factors other than the gas density depletion. © 2000 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 130(4): 9–16, 2000     

孔阳极大气压直流辉光放电研究

为得到一种简单可靠的大气压直流辉光放电方式,并提高直流辉光放电在织物表面处理领域的实用性,提出了一种孔阳极辅以轴向气流的直流大气压辉光放电装置。实验并记录和讨论了放电图像和放电电流波形,还根据约化伏安特性曲线确定了辉光转化的阈值电压。结果表明孔阳极与轴向气流配合可有效消除辉光放电的不稳定性,产生稳定的大气压直流辉光。另外,考察了放电发射光谱和电极轴线上的光强分布,并确认光强分布具有典型的辉光特征。     

火花放电预电离对空气中介质阻挡放电的影响

实现大气压下空气中辉光放电的办法之一是降低空气的击穿场强,避免放电以流注的形式发生.为此,利用脉冲电路产生的火花放电为介质阻挡放电提供初始电子,以验证预电离对介质阻挡放电的作用.实验证明:1. 火花放电预电离确有"点燃"放电,降低空气击穿场强的作用,在正常大气压下,采用预电离手段可使击穿场强降低25%左右;2. 预电离的有效率随气压升高而逐渐减小;3. 在有气体流动的条件下,预电离的作用显著增强;4. 预电离并不是实现大气压下空气中的辉光放电的唯一条件.本文中的方法可以用于在较低场强下提供初始电子以建立均匀介质阻挡放电,但在目前的实验条件下,这种作用还远未达到获得大气压下辉光放电的程度.     

锌箔电极大电流密度放电性能研究

采用锌箔制备锌电极,并对锌箔电极的制备工艺和大电流密度放电性能进行了初步研究。研究结果表明:锌箔经漏孔工艺处理,并通过点焊和冷压方式与导网压制成锌箔电极,可以进行大电流密度(248mA/cm2)放电,电极的利用率达55%以上;放电结果还表明:与压成式锌电极相比,锌箔电极大电流密度放电电压有明显提高,可以用于大功率锌银电池中。