两种激励下的氩气线性场等离子体刷的放电特性研究

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本文利用线-板电极放电装置,以氩气作为工作气体,在直流电源驱动和交流电源驱动下均可获得大气压线性场刷形等离子体羽,并对它们各自的放电特性进行了研究。  在直流电源驱动下,等离子体羽的长度随气流或者供应电压的增大有细微的变化。对波长为763.5 n m谱线进行空间分辨测量,结果表明在线电极的两端强度高于中间,谱线的激发强度分布是对称的。线电极附近处的谱线强度要高于板电极附近处的谱线强度。在特定空间位置处,电子激发温度随气流或是供应电压的增大而增大,分子振动温度随着供应电压的升高而升高,随着气流的增大而减小。等离子体羽的电流信号和光信号均具有周期性的脉冲特性。放电脉冲频率随气流或是供应电压的升高而变大。通过分析放电的光信号的时间分辨结果,发现刷形等离子体羽实际上是在线电极随即位置处打出的等离子体子弹向着气流方向运动,并且计算了等离子体子弹的速度约为几百千米每分钟。  在交流电压驱动下,不使用镇流电阻,同样可以得到较大体积的线性场刷形等离子体羽。线性场刷形等离子体羽随供应电压的增越来越均匀且亮度增加。随着供应电压的升高,正半周期脉冲个数增加,负半周期没有变化。利用发射光谱的方法对刷形等离子体羽参数进行了研究,电子激发温度振动温度、分子振动温度随着供应电压的变化,波长为337.1 n m和763.5nm谱线强度随着线电极和气流方向的变化。气体温度用光纤测温仪测量气体温度随着供应电压和气体流量的变化,发现随着这两个参量的变化气体温度变化明显。纳秒量级曝光时间拍摄低电压正半周期的放电,观察到正半周期放电脉冲实际上是一次等离子体子弹的传播过程。同样的方法和实验条件下发现电压负半周期脉冲是基于汤森放电的漏斗形发光层,并且只存在在线电极与气道出口间。利用光学方法对刷形等离子体羽的放电发光脉冲进行空间分辨测量,结果与快照结果相一致,进而从放电特性上说明等离子体子弹的存在。在增大供应电压后增强型电荷耦合器件(IC C D)可拍摄到同时有多颗等离子体子弹的存在,这说明等离子体子弹是在线电极上不同时间,且随机位置打出的。进而对等离子体子弹出现的位置和流光层出现的位置进行了统计,结果和宏观放电照片一致。
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