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规模化DBD等离子体源中的介电效应与光谱诊断

作　者: 刘程
导　师: 张芝涛
学　校: 大连海事大学
专　业: 环境科学
关键词: 规模化 DBD 介电效应 电介质材料 镇流作用
分类号: X701
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 154次
引　用: 1次
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内容摘要


大气压介质阻挡放电（Dielectric Barrier Discharge，DBD）非平衡等离子体作为一种绿色技术在环境领域的应用方兴未艾，目前中小型大气压DBD等离子体源已经在有机废气治理等方面取得了一定成果。但是在船舶压载水处理等需要大规模等离子体的场合，现有的等离子体源还无法满足其要求。阻碍规模化DBD等离子体源发展的主要问题有：理论基础薄弱、电介质材料性能低、系统难以匹配、效率低下等。为了发展规模化高效等离子体源，本文结合国家自然基金项目“气体电离放电治理外来微生物入侵性传播研究（60371035）”，对规模化DBD等离子体源电介质材料进行了研究，并应用发射光谱诊断DBD中的电子激发温度。 根据DBD等效电路分析电介质层在DBD中的镇流作用机理，结合电介质镇流作用讨论了DBD中微流光的形成过程。研究发现电介质层是DBD中产生和维持微流光放电的关键，电介质的介电效应对DBD放电性能的影响至关重要。 基于高纯度α-Al2O3和以SiO2为主要成分的特种搪玻璃材料的实验研究表明：Al2O3的介电性能优良，在经历温度从23℃到200℃的变化过程中，介电常数变化量仅为0.19。AFM、XPS、AES测试显示，老化实验后Al2O3内部的主要元素含量未发生明显变化，表明它可以经受住强电场和高活性等离子体的长期作用，具有作为规模化DBD电介质材料的潜质，但目前加工成本很高，构形困难。采用低温长烧工艺将特种玻璃材料烧结在钢管内壁制作成DBD放电管。实验表明搪玻璃的介电常数均值为5.4，在自身温度经历骤变时，介电性能变化量甚微。搪玻璃的介电性能虽然不及Al2O3，但它易于加工，和电极结合紧密，价格低廉，可以用于规模化DBD电介质层的制备。 应用USB2000紫外可见发射光谱仪对Al2O3和搪玻璃DBD进行诊断。在放电媒质为氩气，流量为0.1m3／h，放电电压1kV时，二者的电子激发温度分别为0.33eV和0.29eV，电子激发温度的诊断为构建大规模DBD放电源提供了参考。

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废气的处理与利用
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