正弦削波电压调控大气压氦气非平滑表面介质阻挡放电均匀性的仿真研究

在大气压介质阻挡放电的实际应用中,等离子体通常作用于非平滑表面.其表面形貌导致的电场畸变和表面电荷分布不均匀,会对放电的均匀稳定产生不利影响.建立了下介质板为波浪状的大气压氦气介质阻挡放电仿真模型,并采用正弦削波电压对放电均匀性进行调控.结果表明:相比于未削波情况下,放电均匀性提高,介质阻挡放电从柱状放电模式转换为准均匀放电模式.这可以归因于气隙电压降低而产生的不完全放电消散;随后的电子回流过程使残余空间电子与表面电荷中和,限制了表面电荷积累.随着削波比例增加,表面电荷分布更为均匀,进而导致电场分布在径向上波动减弱.此外,在一定削波范围内放电效率也有所提高.本研究揭示了削波电压对非平滑表面介质阻挡放电的影响机理,为介质阻挡放电均匀性调控提供了新的思路.

高功率 CO 激光器的放电均匀性及功率稳定性

高功率ＣＯ激光器的放电均匀性及功率稳定性王成友徐勇（大连理工大学应用物理研究所１１６０２４）高功率ＣＯ激光器在运转过程中，由于电场的非均匀性、气体组分的变化、介质流速、温度空间分布的非均匀性，使激光器的放电状态产生不稳定，输出功率发生变化。本文结合自...

3kW射频板条CO_2激光器多电极放电均匀性与阻抗匹配性

针对3kW大功率射频板条CO_2激光器的多组电极放电均匀性与阻抗匹配性问题,采用麦克斯韦时域差分法构建了多组电极下的放电模型,获得了最佳放电均压效果的均压电感值。以放电区等效阻抗值为基础结合均压电感值得到极板放电的总负载阻抗值。利用总负载阻抗值并通过Smith圆图获得与之对应的匹配网络阻抗参数,使总负载阻抗与匹配网络阻抗之和为纯电阻50Ω,实现射频输入功率的完全馈入。实际测得当放电均匀与阻抗匹配时驻波比为1.18。研究结果表明,在时域差分法模型中增加匹配的均压电感后,极板整体放电均匀性波动从之前的15%降低到2.8%,且每组电极的放电均匀性差异控制在0.3%以内。放电实验表明,在放电均匀且阻抗匹配情况下,对应激光器输出功率为3.1kW,且在2h内波动可稳定在±1%以内。

双水电极介质阻挡放电的均匀性

为了解介质阻挡放电(DBD)的微放电电流脉冲的形成原理及微放电电流脉冲的特点与介质阻挡放电的均匀程度之间的关系,建立了一个双水电极DBD系统等效电路的仿真模型,模型电源采用直流调功(PAM)控制。仿真和放电实验研究结果表明:该DBD系统逐步提高逆变电路的直流输入电压时,电源的输出电压逐渐增大,但其基波频率基本不变;放电的正、负半周内,微放电电流脉冲的幅值逐渐增大,脉冲的数量逐渐增多,相邻的脉冲之间的间距逐渐减小,微放电的持续时间逐渐增加,斑图的数量也逐渐增加,放电的均匀性也逐渐增加。

空气中纳秒脉冲均匀介质阻挡放电研究

大气压空气中均匀介质阻挡放电具有广泛的应用前景,实现均匀放电是介质阻挡放电应用关键之一,因而利用上升沿40ns,脉宽70ns的重复频率纳秒脉冲电源激励在大气压空气中产生介质阻挡放电,介绍了纳秒脉冲均匀介质阻挡放电的电特性和放电图像及放电发射光谱,获得了2ns曝光时间的高速摄影放电图像。发现空气中1mm气隙距离下可以实现均匀放电,气隙距离增加至4mm时放电转变为明显的丝状放电,通过观察发射光谱显示等离子体谱线主要是来自400nm以下的氮分子第二正系。结果证实了大气压空气中利用ns脉冲激励可以产生稳定介质阻挡放电,且能实现均匀放电,是典型非平衡态低温等离子体。

多通道表面放电光泵浦源触发特性研究

介绍了多通道表面放电光泵浦源的设计,理论分析了触发电压幅值及上升时间、绝缘基板厚度等参数对所设计光泵浦源触发特性的影响。分析表明:在触发电压作用下,通道两电极处电场出现强烈畸变,而通道中间电场基本为零。采用高速相机拍摄泵浦源的放电图像以及电流线圈测量各通道的放电电流这两种方法实验研究了泵浦源的同步性及放电均匀性。当氮氩混合气体总气压为0.1 MPa(氮氩体积比为3∶7),充电电压20 kV,触发电压30 kV,前沿约10 ns时,成功实现了10通道均匀放电,抖动约20 ns。实验结果表明:在保证放电装置绝缘良好的情况下,若充电电压和触发电压越高,触发电压上升时间越短,触发电极至通道的有效距离越短,则多通道放电的抖动就越小,放电均匀性越好。

基于印刷电路板的沿面型介质阻挡放电特性

沿面型介质阻挡放电(surface dielectric barrier discharge,SDBD)产生大气压低温等离子体技术在生物医学等多个领域具有广泛的应用前景。为此,设计了一种基于印刷电路板(printed circuit board,PCB)制作工艺的SDBD装置,研究了其在正弦交流电压驱动下的放电均匀性、放电模式及形态、放电功率、等离子体发射光谱等光电特性。研究结果表明:随着外施电压幅值和频率的升高,SDBD放电强度与均匀性相应增加,当电压幅值>5.2 kV时可实现宏观上稳定的均匀放电。表面放电由网状电极边沿、介质板与空气三结合点处的收缩状放电向网格内部发展为弥散状放电,外施电压正半周期内的放电强度大于负半周期,这主要是由正负放电中阻挡介质表面电荷对沿面电场抑制作用的差异造成。当SDBD施加的电压幅值在5.0~6.2 kV范围内变化时,由于电场强度和粒子间碰撞频率的增加,使得放电空间注入能量、高能电子数量以及粒子动能均增加,放电程度变强,从而使SDBD放电功率、等离子体发射光谱谱线相对强度、氮分子振动与转动温度均随着电压幅值的增加出现不同程度的升高。

新型电极等离子体放电制备磁性液体最优放电条件的研究

均匀、稳定的放电等离子体对采用等离子体技术制备纳米材料具有重要意义。为了得到均匀、稳定的放电等离子体,提出了由尖端平板电极过渡到多端电极的设计,利用3种不同规格的多端电极,结合电学测量系统在不同参数下得到了大气压多端放电等离子体的放电电压-电流波形和放电形貌。实验结果表明三种多端电极中1号放电电极配置(电极外径为28.00mm,齿间距0.83mm,反应间距为3.3mm)放电波形更加均匀稳定;当电压为5.0kV,放电频率为60.0kHz,气体是Ar和NH3时放电会更加稳定。

平面磁控阴极用于PEPC等离子体放电实验研究

平面磁控阴极用于大面积等离子体放电具有大幅降低放电电压和放电气压的优点 ,是PEPC首选的放电途径。通过对不同尺寸、不同磁场强度和不同气压状态下放电实验研究表明 :在较宽的磁场强度范围内都可实现全口径的均匀等离子体放电 ,电极几何尺寸的小量变化对放电均匀性的影响不大。给出了满足 30 0 mm× 30 0 mm放电腔的放电参数。

大面积钛合金电火花加工放电产物运动规律研究

在大面积钛合金电火花加工过程中,容易造成电蚀产物聚集且不易冷却从而产生集中放电、拉弧及短路现象,严重的甚至会烧伤工件的表面。因此,为了实现持续稳定的正常火花放电,在放电过程中放电点的位置分布必须均匀。电火花放电产生的气泡及加工屑是影响放电点分布均匀性的关键因素。为此,首先通过计算流体动力学软件Fluent对气泡的运动规律进行了仿真分析,然后通过高速摄像机拍摄透明电极下气泡的运动规律验证仿真的可靠性。结果表明气泡在间隙内的运动经过了膨胀、收缩及破裂的过程。通过试验对脉冲放电产生的加工屑颗粒的直径分布及数量进行了研究,并对加工屑在放电瞬间的抛撒机理做出了合理的假设,建立了电火花加工过程中放电间隙流场的气液固混合相三维模型,仿真分析了气泡运动对加工屑运动的影响规律。研究发现加工屑在气泡内部时,由于空气对加工屑的阻力小于工作液对气泡膨胀的阻力,加工屑快速向气泡的边界靠近。而当加工屑穿透气泡的边界进入工作液中后其速度迅速降低,且随着气泡的收缩逐渐靠近放电发生的位置。因此可以通过改变脉冲间隔实现控制气泡的大小及加工屑的分布,从而可以有效避免集中放电提高放电点分布的均匀性。

气体激光器

TN248.21 99010134旋转位移型高功率激光振荡性质研究=Study ofhighpower laser oscillation characteristics withrotational displacement[刊,中]/王润文,魏在福.魏青(中科院上海光机所.上海(201800))//大连理工大学学报.—1998,37(增2).