螺旋针-环结构等离子体射流放电过程分析

为降低气体的击穿和维持电压,设计一种螺旋针-环电极结构的等离子体射流装置,研究不同电压下的放电电压、电流波形。研究表明,氦气等离子体射流放电可以分为电晕放电、介质阻挡放电和射流放电三个阶段,并且可以通过放电电压、电流波形的特征进行区分。分析可知,射流管管径较大时,采用螺旋针状内电极结构可以减小电极间的平均气体间隙距离,从而降低气体的击穿和维持电压,使放电更加容易进行;电压反向过程中残留电荷使得合成电场得到加强,气体将"提前"发生放电;由于电极结构的不对称,气体在正半周期更容易发生放电,放电产生的电流脉冲数目更多,电流值更大;随着外加电压增大至14k V,放电最终过渡到丝状放电状态。

一种针-环结构大气压氦气等离子体射流特性研究

为研究电极位置的改变对大气压氦气等离子体射流特性的影响,设计并制作了一种针-环结构的射流装置。通过实验研究了接地电极位置对放电发展、放电功率及射流长度的影响,在此基础上,对各现象的物理机理进行分析。实验结果表明:随着外部电压的不断升高,且接地电极与喷口间距D为28 mm时,可以实现稳定的正向电流"三脉冲"、负向电流"单脉冲"放电,而当D值减小为18、8 mm时,在电流正向只能实现"两脉冲"放电,而负向依然只有一个电流脉冲,但电流脉冲的清晰度更为明显;当D值分别为28、18、8 mm时,放电由伪辉光进入丝状模式的电压分别为6、6.2、8 k V,呈上升趋势;在固定电压下,气流的变化对于APPJ的功率几乎没有影响,但随着D值的增大,功率却不断减小;在同一电压下,随着外部气流量的增加,射流长度首先上升至最大值,随后经一过渡阶段,最终趋于平稳长度,当D值增大时,射流长度呈现出减小趋势。

阵列式针-环自激发等离子体射流装置实现大面积灭菌

传统等离子体射流装置需通入大量载气,导致其实验系统庞大,实验成本高。文章针对以上不足之处,设计了一种阵列式针-环自激发等离子体射流装置。该装置由7根长61 mm、直径1.1 mm的钨针,长和宽均为50 mm的印刷电路板(printed circuit board,PCB)和直流高压电源三部分组成。其中6根钨针按照六边形的6个顶点排列,另外1根钨针置于六边形中心,7根钨针组合成一个阵列共同作为高压电极。在PCB的预留孔中覆铜,形成直径6 mm、厚度为1.6 mm的铜环作为接地电极。采用针-环结构,实现各单元稳定同步放电。电压实验表明,该装置自8.0 kV开始可以产生均匀性较好的射流;根据光谱仪采集到的光谱,通过拟合对比得到该装置产生等离子体射流的转动温度为300 K;灭菌实验表明,在11.5 kV电压下处理50 s灭菌面积可以达到703.36 mm^(2),并且该装置可以达到六边形的灭菌范围,与传统等离子体装置相比,即使不通入载气,也有着良好的灭菌效果。