介质阻挡放电中点线超四边形发光斑图研究

采用光电倍增管和光谱仪,研究了介质阻挡放电中点线超四边形发光斑图的时空结构和等离子参数。通过对斑图中放电丝光信号的采集和分析可知:点线超四边形斑图是由四套不同的子结构相互嵌套而成,在每半个电压周期内依次为小点四边形、大点连线、大点晕和位于大点中心的小点四边形。其中前三套子结构在电压上升沿放电,最后一套在电压下降沿放电。利用发射光谱法,采集了氮分子(N2)第二正带系(C3Πu→B3Πg)发射谱线,并计算得到了点线超四边形斑图中不同子结构的分子振动温度。结果表明:小点、大点连线和大点的分子振动温度几乎相同。讨论了介质表面的壁电荷分布对点线超四边形斑图的形成及其时空动力学行为的影响。

采用高速照相机研究介质阻挡放电超四边斑图的时空结构

为了研究介质阻挡放电中超四边形斑图的时空结构,首次采用三通道高速照相机,在外加电压的半个周期内,对此斑图的不同电流脉冲进行瞬态拍照。实验发现:稳定的超四边斑图能在不同的实验条件下得到;在外加电压的每半周期内,超四边斑图的放电电流由3个明显的脉冲组成,其中2个脉冲位于电压绝对值的上升沿,1个位于其下降沿;超四边斑图由3套四边形子结构组成,其中上升沿放电的小点四边形和大点四边形相互嵌套,而在下降沿放电的小点位于大点的中心。经分析发现,壁电荷在超四边斑图时空结构的形成中起到了重要的作用。

介质阻挡放电中四边形向超四边形斑图的转化

利用双水电极介质阻挡放电装置,在高pd值流光放电模式下,分别获得了四边形斑图和超四边形斑图.观察到了2种斑图之间的相互转化和时空对称性破缺.此外,对超四边形斑图中的大点进行了时空分辨测量.结果表明:在每半个电压周期内,大点的中心和边缘均是放电2次,具有相同的时空行为,由此证明了第2次放电应为壁电荷引起,而不是由于存在第2个放电丝.

介质阻挡放电小点连线超四边形发光斑图的时空结构

为了研究小点连线超四边形发光斑图的时空结构,进行了纯空气的介质阻挡放电实验,首次观察到了小点连线超四边形发光斑图。采用光电倍增管,对斑图不同位置放电丝的光信号进行采集,经分析可知:小点连线超四边形发光斑图是由3套不同的子结构相互嵌套组成。在每半个电压周期内放电顺序为:大点–小点–小点连线,并且小点及小点连线放电是随机的,放电均发生在电压的上升沿。通过高速照相机拍摄的瞬时照片可知:大点的放电时刻主要集中在第一个电流脉冲的前部;小点及小点连线在其之后,且连续半个电压周期内放电位置不重合,进一步证明了它们的放电随机,这与光信号的结果相符。对大点放电以后的电流脉冲进行积分,结果表明连续正、负半周期的电荷量大小相等、极性相反,对下一周期放电无影响。经分析可知介质板表面积累的壁电荷分布对小点连线超四边形发光斑图的形成及其时空动力学行为具有重要影响。

双层耦合介质中四边形图灵斑图的数值研究

采用双层线性耦合Lengyel-Epstein模型,在二维空间对简单正四边和超点阵四边形进行了数值分析.结果表明:当两子系统波数比N>1时,随耦合强度的增大,基模的波矢空间共振形式发生改变,系统由简单六边形自发演化为结构复杂的新型斑图,除已报道的超六边形外,还获得了简单正四边和多种超点阵四边形,包括大小点、点线、白眼和环状超四边等斑图.当耦合系数α和β在一定范围内同步增大时,两子系统形成相同波长的Ⅰ型简单正四边;当α和β不同步增大时,由于两图灵模在短波子系统形成共振,系统斑图经相变发生Ⅰ型正四边→Ⅱ型正四边→超点阵四边形的转变;当系统失去耦合作用时,短波子系统波长为λ的Ⅰ型正四边斑图迅速失稳并形成波长为λ/N的Ⅰ型正四边,随模拟时间的延长,两子系统中不同波长的正四边均会经相变发生Ⅰ型正四边→Ⅱ型正四边→六边形的转变.

大气压介质阻挡放电超四边形斑图的等离子体参量

本工作利用双水电极介质阻挡放电装置,采用发射光谱方法,在大气压氩气介质阻挡放电中研究了由不同空间尺度微放电通道构成的超四边形斑图的等离子体参量.实验发现直径较大的微放电通道(大点)和直径较小的微放电通道(小点)亮度不同.采用氮分子第二正带系谱线计算了分子振动温度,利用谱线强度比方法得到了电子激发温度,用氩原子696.54nm谱线的Stark展宽估算了电子密度.结果显示小点的电子密度和分子振动温度均高于大点,而电子激发温度低于大点.这说明稳定超四边形斑图中不同尺度微放电的等离子体状态不同.