【摘 要】
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大气压氦氧放电作为一种常用的产生活性氧粒子的方式,一直是低温等离子体领域的研究热点。但纵观整个大气压氦氧放电的研究,射频容性耦合放电和大气压等离子体射流领域的研究最多,对于介质阻挡氦氧放电研究也是集中在直流脉冲驱动领域,交流驱动介质阻挡放电和直流驱动微等离子体放电领域研究较少,人们对其放电机理的认识还有很大不足,需进一步研究。以一维流体模型为研究手段,对大气压交流驱动氦氧介质阻挡放电基本放电性质进
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大气压氦氧放电作为一种常用的产生活性氧粒子的方式,一直是低温等离子体领域的研究热点。但纵观整个大气压氦氧放电的研究,射频容性耦合放电和大气压等离子体射流领域的研究最多,对于介质阻挡氦氧放电研究也是集中在直流脉冲驱动领域,交流驱动介质阻挡放电和直流驱动微等离子体放电领域研究较少,人们对其放电机理的认识还有很大不足,需进一步研究。以一维流体模型为研究手段,对大气压交流驱动氦氧介质阻挡放电基本放电性质进行模拟研究。结果表明:在交流驱动下,放电呈现明显的辉光放电特征,每个半周期内,放电电流呈现两个脉冲,且正负半周电流大小稍有不同。体系内主要的正离子和负离子分别是O2+和O2-,主要中性粒子为氧原子、O2(a)粒子和臭氧。随着氧气浓度增加,放电电流峰值增大,最大体均电子温度下降,最大时均电子温度先下降后上升,最大体均电子密度上升,最大时均电子密度下降,氧原子、O2(a)粒子和臭氧的最大体均和时均密度都增加。随着频率增加,放电由双脉冲放电转变为单脉冲放电。正半周期最大电流峰先增加再减小最后增加,负半周期最大电流峰值一直呈波浪形变化。最大体均电子温度先下降后上升。最大体均电子密度变化趋势与放电正半周期最大电流峰值变化趋势相同。基于一维流体模型,模拟研究了大气压直流驱动氦氧平微放电的基本放电性质以及放电条件(氧气浓度、放电间隙和外加电压)对粒子体均密度的影响。结果表明:在汤森放电模式下,体系中主要正离子和负离子分别为O2+和O-,主要中性粒子是氧原子、O2(a)粒子和臭氧。增加氧气浓度,促进了电子的附着过程和O2+的损耗过程,电子和O2+体均密度都下降,氧原子、O2(a)粒子和臭氧的体均密度一直上升。增大放电间隙,电子、正氧分子离子以及氧原子、O2(a)粒子和臭氧体均密度呈先上升后下降趋势。外加电压幅值的增加导致直接电离反应速率增大,生成了更多的电子和正氧分子离子,而氧原子、O2(a)粒子和臭氧的主要生成反应都与电子有着直接和间接的关联,最终三种粒子的体均密度也增加。
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