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DBD系统谐振与表面沉积电荷效应研究

作　者: 赵艳辉
导　师: 张芝涛
学　校: 大连海事大学
专　业: 环境科学
关键词: 介质阻挡放电系统谐振电介质层表面沉积电荷放电等离子体
分类号: TM831
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

利用介质阻挡放电（dielectric barrier discharge，DBD）方法能够在大气压或高于大气压条件下产生大空间、高密度的非平衡等离子体，可以在等离子体化学工程、材料表面改性、环境工程等方面获得广泛应用，逐渐成为放电等离子体学科的研究热点之一。然而，由于人们对DBD等离子体开展研究的时间较短，对DBD放电形成演化机理以及应用过程中存在的许多问题了解得还不够深入全面，限制了这一技术的进一步发展。本文结合国家自然科学基金重点资助项目“高气压下强电场电离气体的方法及其应用的基础研究（项目编号：60031001）”，针对DBD系统应用过程中存在的谐振问题与DBD微放电在电介质层表面产生沉积电荷效应问题进行了实验研究，为DBD系统放电参数优化、提高其放电性能提供了实验依据。研究结果表明： 1．DBD系统存在谐振现象，产生这种现象的原因是由于DBD电介质层等效电容与激励变压器初、次级的总漏感谐振造成的。当系统工作频率高于谐振频率时，系统的放电性能就会下降，若使DBD反应器能在较高的激励频率条件下具有较高的放电性能，必须设法减小激励电源变压器的漏感与电介质层的等效电容； 2．DBD系统工作于谐振频率时，系统呈阻性，从而可将电源电压直接耦合到DBD的放电间隙中去，既降低了激励变压器的输出电压；又可以利用系统的阻性特征对DBD等离子体的等效电阻进行测量，从而可以进一步诊断DBD中的等离子体演化过程； 3．微放电是DBD的主要特征之一。DBD对气体的激发与电离就发生在这些微细流光放电里，电离产生的电荷在电场力的作用下会沉积在电介质层表面形成本征电场，这一电场会反作用于放电电荷，从而影响DBD等离子体的演变过程。激励电源电压与频率、电介质材料、DBD结构、媒介气体等均会对电荷沉积效应产生较大影响。高频高压电源激励、窄间隙结构、高纯度薄α-Al₂O₃电介质层可以明显改善放电电荷在电介质层表面的沉积效应，促使等离子体反应向有利于目标产物的方向进行。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
第1章绪论  8-16
  1.1 研究DBD等离子体的意义  8-12
  1.2 DBD等离子体技术研究的历史及现状  12-14
  1.3 本文研究的主要内容  14-16
第2章 DBD系统及其诊断方法  16-30
  2.1 引言  16
  2.2 DBD系统的构成  16-24
    2.2.1 DBD系统结构图  16-18
    2.2.2 高压逆变电源设计  18-22
    2.2.3 DBD发生装置设计  22-24
  2.3 本文的诊断方法  24-29
    2.3.1 诊断方法介绍  24-25
    2.3.2 DBD放电参量的测量  25-29
  2.4 本章小结  29-30
第3章 DBD系统谐振问题研究  30-44
  3.1 引言  30
  3.2 实验系统与等效电路  30-33
  3.3 实验结果与讨论  33-42
    3.3.1 DBD应用系统的频率特性实验  33-36
    3.3.2 确定DBD系统主要谐振参量  36-38
    3.3.3 DBD系统中主要参量的变化  38-42
  3.4 DBD系统谐振利弊问题讨论  42-43
  3.5 本章小结  43-44
第4章 DBD表面沉积电荷效应实验研究  44-60
  4.1 引言  44
  4.2 实验系统  44-45
  4.3 DBD表面沉积电荷效应观察  45-47
  4.4 DBD微放电形成过程的分析  47-49
  4.5 DBD表面沉积电荷效应分析  49-53
  4.6 一些因素对表面沉积电荷效应的影响  53-59
    4.6.1 激励频率的影响  53-54
    4.6.2 电介质材料的影响  54-55
    4.6.3 放电间隙宽度的影响  55-56
    4.6.4 气体种类的影响  56
    4.6.5 气体压强的影响  56-58
    4.6.6 湿度的影响  58-59
  4.7 本章小结  59-60
第5章结论与展望  60-62
攻读学位期间发表论文  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-67

DBD系统谐振与表面沉积电荷效应研究

内容摘要

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