【摘 要】
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介质阻挡放电被众多工业领域用作低温等离子体源,柱状放电是介质阻挡放电的重要形式之一,但其放电理论尚未掌握。本文在3mm气隙、40Pa本底气压,11.41k Hz与14k Hz频率的低起始放电电压下实现了大气压氦气介质阻挡柱状放电的不同演化过程,分析了柱状放电的时空演化规律,结合放电电流密度探讨了多柱放电形式的演化机制,结合放电柱受力分析对介质阻挡放电斑图动力学中约束势的影响因素进行了讨论。采用IC
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介质阻挡放电被众多工业领域用作低温等离子体源,柱状放电是介质阻挡放电的重要形式之一,但其放电理论尚未掌握。本文在3mm气隙、40Pa本底气压,11.41k Hz与14k Hz频率的低起始放电电压下实现了大气压氦气介质阻挡柱状放电的不同演化过程,分析了柱状放电的时空演化规律,结合放电电流密度探讨了多柱放电形式的演化机制,结合放电柱受力分析对介质阻挡放电斑图动力学中约束势的影响因素进行了讨论。采用ICCD相机拍摄了单-多柱放电底面放电图像,研究了单-多柱放电的时空演化特性,11.41k Hz下发现了外施电压微小变化瞬间放电呈现出单柱-1+7两层多柱的动态演化过程;14k Hz下发现了1+8两层椭圆多柱放电的新放电形式;测量了柱直径与柱间距,发现任一放电形式下的柱直径都是由中心向外层逐渐增大的,且中心柱的柱直径随外施电压的减小而增大。基于柱状放电的放电特性,计算了不同放电形式下的放电电流、总放电电流密度与中心柱的放电电流密度,研究了放电电流密度对柱状放电形式转化的影响。结果表明:相比于外施电压幅值与频率,放电电流的幅值与放电柱数量（放电面积）的多少密切相关。不同频率、外施电压,同一放电形式下中心柱放电电流密度数值相近,认为中心柱的放电电流密度存在一个极限范围,外施电压降低,放电电流变大,若维持原放电形式,中心柱放电电流密度增大导致超出其阈值,分裂出新的放电柱控制其大小,新放电形式下中心放电柱的放电电流密度减小。研究了柱状放电单-多柱演化动力学中约束势的影响因素。计算了放电柱受其他所有柱施加的库仑力与磁场力,与之前的研究结果比较发现:不同电压、位置的放电柱所受库仑力不同,平衡库仑力的约束势受到放电系统内部介质表面电荷、放电柱总数与位置的共同影响。
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