介质阻挡无声放电中电子温度和

介质阻挡放电介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge，DBD)是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电又称介质阻挡电晕放电[1]或无声放电。

介质阻挡放电能够在高气压和很宽的频率范围内工作，通常的工作气压为10～10000。

电源频率可从50Hz至1MHz。

电极结构的设计形式多种多样。

在两个放电电极之间充满某种工作气体,并将其中一个或两个电极用绝缘介质覆盖,也可以将介质直接悬挂在放电空间或采用颗粒状的介质填充其中，当两电极间施加足够高的交流电压时，电极间的气体会被击穿而产生放电，即产生了介质阻挡放电。

在实际应用中，管线式的电极结构被广泛的应用于各种化学反应器中，而平板式电极结构则被广泛的应用于工业中的高分子和金属薄膜及板材的改性、接枝、表面张力的提高、清洗和亲水改性中。

介质阻挡放电通常是由正弦波型(sinusoidal)的交流(alternating current, AC)高压电源驱动，随着供给电压的升高，系统中反应气体的状态会经历三个阶段的变化，即会由绝缘状态(insulation)逐渐至放电(breakdown)最后发生击穿。

当供给的电压比较低时，虽然有些气体会有一些电离和游离扩散，但因含量太少电流太小，不足以使反应区内的气体出现等离子体反应，此时的电流为零。

随着供给电压的逐渐提高，反应区域中的电子也随之增加，但未达到反应气体的击穿电压(breakdown voltage; avalanche voltage)时，两电极间的电场比较低无法提供电子足够的能量使气体分子进行非弹性碰撞，缺乏非弹性碰撞的结果导致电子数不能大量增加，因此，反应气体仍然为绝缘状态，无法产生放电，此时的电流随着电极施加的电压提高而略有增加，但几乎为零。

若继续提高供给电压，当两电极间的电场大到足够使气体分子进行非弹性碰撞时，气体将因为离子化的非弹性碰撞而大量增加，当空间中的电子密度高于一临界值时及帕邢(Paschen)击穿电压时，便产生许多微放电丝(microdischarge)导通在两极之间，同时系统中可明显观察到发光(luminous)的现象此时，电流会随着施加的电压提高而迅速增加。

介质阻挡放电自持放电
介质阻挡放电和自持放电是两种不同的放电现象。

介质阻挡放电是指在两个不同电势的导体之间（通常在绝缘材料的表面上），存在有电势差时，通过绝缘材料上的微小缺陷（如气泡、不纯物质）发生的放电现象。

这种放电通常是暂时性的，放电电弧会在很短的时间内消失。

自持放电则是指在特定的环境和条件下，如在气体或液体中，存在强电场或高电压下，发生的持续性放电现象。

这种放电可以在一定程度上维持和自我支持，不需要外部电源来维持放电。

这两种放电现象的原理和机制不同，介质阻挡放电主要是由于绝缘材料表面的微小缺陷导致局部电场强度增加，从而形成放电电弧；而自持放电则是由于在强电场的作用下，电子和离子通过气体或液体中的碰撞和电离过程产生，并形成持续的放电现象。

介质阻挡放电和自持放电的应用范围和影响也有所不同。

介质阻挡放电通常是一种不期望的现象，因为它可能导致设备故障、绝缘材料的老化和损坏等问题；而自持放电则有一些特定的应用，如气体放电管、闪光灯、气体放电激光器等高压电子器件，以及等离子体物理研究中的等离子体发生器等。

第50卷第4期2021年4月应用化工Applied Chemical IndustryVol.50No.4Apr.2021低温等离子体处理挥发性有机物的研究进展夏诗杨蔦米俊锋I,杜胜男蔦邵长军2(1.辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001；2,沈阳科瑞尔科技有限公司，辽宁沈阳110000)摘要:针对治理大气中有害物质挥发性有机物(VOCs),阐述并归纳了吸附、冷凝、燃烧、光催化等现有处理技术中的工艺特点，介绍了目前典型技术中极具有研究前景及应用价值的低温等离子体净化技术的工艺原理及研究进展，综述了低温等离子体催化协同技术的催化剂分类及放置方式，重点突出催化协同对处理效果的优化作用，指出了今后低温等离子体催化协同处理挥发性有机物的可能发展方向。

关键词:低温等离子体;挥发性有机物;催化剂;催化;优化中图分类号:TQ630.9；TQ150.9文献标识码:A文章编号：1671-3206(2021)04-1130-06Research progress of non-thermal plasmatreatment of volatile organic compoundsXIA Shi-yang1,MI Jun-feng1,DU Sheng-nan9SHAO Chang-juri(1.College of Petroleum Engineering,Liaoning Petrochemical University,Fushun113001,China；2.Shenyang Keruier Technology Co.,Ltd.,Shenyang110000,China)Abstract:For the treatment of harmful substances volatile organic compounds(VOCs)in the atmosphere, the process characteristics of existing treatment technologies such as adsorption,condensation,combus­tion,photocatalysis,etc.are described and summarized, and the process principles and research progress of non-thermal plasma purification technology with great research prospects and application value in typi­cal technologies are introduced.The classification and placement of catalysts for non-thermal plasma cata­lytic synergistic technology are reviewed,with emphasis on the optimization of catalytic synergy on the treatment effect,and the possible development direction of non-thermal plasma catalytic synergistic treat­ment of volatile organic compounds in the future is pointed out.Key words:non-thermal plasma；volatile organic compounds；catalyst；catalysis；optimization随着我国城市化和工业的不断发展，大气环境中作为pm2.5,pm10的前体主要成分VOCs(挥发性有机物)污染物的大量排放引起人们越来越多的关起光化学烟雾和雾霾等现象,对人体健康和自然环境都产生严重的危害3],针对VOCs的处理技术上包括物理方法和化学控制两种处理方式，各种处理注。

介质阻挡无声放电中电子温度和电子能量分布的探极诊断凌一鸣,徐建军(东南大学电子工程系,南京210018) 摘　要:　用对称双探极和非对称双探极分别诊断氖气中介质阻挡无声放电的电子温度和电子能量分布.本文概述其诊断技术的原理、装置和实验结果,并分析讨论了实验结果.实验表明,这种放电的电子温度随着气压的增加而减少,并明显高于相应气压下的直流放电电子温度,而且,其电子能量分布明显偏离Max wellian 能量分布.关键词:　探极诊断;电子能量分布;介质阻挡放电;无声放电;等离子体诊断;等离子体显示中图分类号:　O461 文献标识码:　A 文章编号:　037222112(2001)022*******Probe Diagno sis of Electron Temperature and Electron EnergyDistribution in Dielectric Barrier Silent DischargeLI NG Y i 2ming ,X U Jian 2jun(Dept.o f Electronic Engineering ,Southeast University ,Nanjing 210018,China )Abstract :　The symmetrical and asymmetrical double probes have been used to diagnose the electron temperature and the elec 2tron energy distribution in the dielectric barrier discharge ,respectively.In this paper ,the principle and setup of the diagnosis are de 2scribed briefly ,and the experimental results are discussed.It can be proven from these results that its electron temperature can be in 2creased by decreasing the filled pressure and can be higher than that in DC discharge ,and its electron energy distribution is obviously deviated from Max wellian.K ey words :　probe diagnosis ;electron energy distribution ;dielectric berrier discharge ;silent dischange ;plasma diagnosis ;plas 2ma display1　引言 介质阻挡无声放电是一种特殊类型的气体放电,属非平衡态等离子体,其结构特征之一是它的电极(至少有一个)是被绝缘介质层所覆盖[1].它的机理主要包括两种物理过程:一种是放电空间的带电粒子在电场作用下的电子繁流;另一种是这些带电粒子由于漂移运动而沉积在绝缘介质层上所形成的壁电荷抵消了外电场,又使电子繁流猝灭.因此这是一种放电着火又猝灭的暂态过程,属无声放电机理范畴.只有在交变电场作用下,放电才呈准连续工作状态.这种放电已被广泛应用于臭氧合成[2,3],紫外与真空紫外的获得[4,5],气体激光器的激励[6,7],环境保护[8,9]等方面.尤其是近几年,等离子体显示技术的高度发展[10,11],它将成为21世纪初大屏幕显示技术的重要支柱.这种交流等离子体显示板的工作机制就是介质阻挡无声放电.因此,对它的深入研究对所涉及的一系列应用领域的理论、技术和开发具有重要的实用意义.由于气体放电机理的复杂性以及有关物理过程的随机性,尽管当前各种运算手段相当先进,但终究由于原始数据的局限性和理论假设的近似性,以致往往使理论分析结果与实际放电现象和内在机制有明显差异.因此,对它的研究还有赖于各种实验诊断手段.本文将采用实验研究的手段诊断这种放电中的电子温度和电子能量分布.2　诊断原理 气体放电现象是相当复杂的,它把电源的电能转变成光、声、电、化学等多种形式的能量.其能量的主要输运者就是电子.它们在气体导电过程中的运动和频繁碰撞,使它们在一定能量分布的状态下达到平衡,其电子的平均能量可用电子温度表示.上述的无声放电也是这样,只不过其电子温度和电子能量分布均随时间而变化.为方便起见,这里主要研究整个放电周期内放电参量的平均值,故采用直流诊断技术.况且,它的许多应用都注重总的效果.因此,这种诊断结果仍有实用价值.收稿日期:1999209227;修回日期:2000208218基金项目:国家自然科学基金(N o.69578003)第2期2001年2月电 子 学 报ACT A E LECTRONICA SINICA V ol.29　N o.2Feb.　2001 常用的诊断技术有Langmuir(电)探极法、光谱法等.光谱法可方便地通过等离子体中受激粒子的发射或吸收光谱来直接诊断这种受激粒子的能量状态,但必竟不能直接反映电子的能量状态.因此为了诊断放电中电子的能量状态,最简单可行的还是Langmuir探极法,这是利用电子在拒斥场中的Boltz2 mann能量分布关系来确定的.当然,由于探极的插入对等离子体会引起一定干扰,从而带来一定测量误差.由于介质阻挡无声放电中电极导体与放电等离子体隔绝,因此,很难用直流单探极来进行测量.如用交流单探极测量,由于探极表面没有介质阻挡层,探极的插入将严重影响无声放电的工作状态.如果探极表面也覆盖介质阻挡层,则探极表面的空间电荷层中的拒斥场将不受外加探极电压的控制,因此这里不得不采用悬浮对称双探极测量电子温度,用悬浮非对称双探极诊断其电子能量分布,这种探极测量系统是悬浮的,也就是说探极测量系统的电位可伴随等离子体空间电位而浮动,这也可减少了高频电场对测量的影响.下面概要介绍其中工作原理.211　对称双探极法测量电子温度把两个同样大小的探针插入均匀的等离子体中,按图1 (a)所示的电路,改变探极间电位差和极性,可测得其特性如图1(b)所示.由双探极特性曲线上两拐弯点之间的电位差Δ,即可确定其电子温度[12]:T e=e4kΔ=2898Δ(Ο)(1)式(1)中e为电子电荷,k为玻尔兹曼常数.212　非对称双探极法诊断电子能量分布在上述对称双探极诊断中,探极所接收的电子流受饱和离子流的限制.为了使探极能接收电子能量分布中的大部分电子,必须增加其中一个探极的面积(至少大数百倍).这样所测得的双探极特性曲线如图1(c)所示,与单探极特性相似,其左支表示饱和离子流I io,特性曲线的右支拐弯点S表示空间电位.由拒斥场下的电子流I e对拒斥电位差V的二阶导数可求得电子能量分布[13]:F e(ε)=4A p e2me V2ed2I edV2(2)式(2)中电子能量ε=e V=e(V p-V s),电子流I e=I p—I io,A p是探极面积,V p 为探极电位,V s为等离子体电位.3　实验装置 为研究介质阻挡无声放电电子温度和电子能量分布,采　图2　诊断高频介质阻挡无声放电中电子温度和电子能量分布的放电室结构和测量线路用图2所示的实验放电管和测量电路,它由一段外径为5cm(壁厚为1mm),长为4cm的圆玻璃管和两端贴以厚为112mm的平板玻璃(作为介质阻挡层)构成.两平板玻璃外再贴上铝型材散热器作为放电电极,也兼作增强平板玻璃承受大气压的强度.在放电室的中部有三个探极,包括两个对称小探极(探极1和探极3)和一个大探极(探极2),小探极是用<112mm直径的钨杆端面构成的,其探极表面积约为111mm2,大探极的面积约为600mm2.放电电极分别接到一高频电源,工作频率为20kC,其电压波形为近似矩形,其电源电压有效值约为700V.探极测量电源由电池组供电,最大电压为126V.4　实验结果和讨论411　放电现象的观测将该放电室内充以一定压力的氖气,按图2所示的电路接通电源后,在放电室内即可明显看到明暗交替的放电区域(如图2所示),区域Ⅰ和区域Ⅲ是暗区,区域Ⅱ是亮区,区域Ⅰ和区域Ⅱ的界线比较明显,似乎其亮度有一跃变,而区域Ⅱ和区域Ⅲ的界线不够明显,其亮度有一渐变的范围.而且,随着气压的减小,区域Ⅰ的厚度几乎成反比地增加,区域Ⅱ也随着气压的减小向中间扩散,在某一气压以下,可以发现,放电最亮区域在放电空间的中间,即区域Ⅲ消失.按其放电机理,与直流辉光放电相类比.不难理解,区域Ⅰ相当于辉光放电的阴极区,区域Ⅱ相当于辉光放电的负辉区,区域Ⅲ相当于辉光放电的法拉弟暗区.412　对称双探极法诊断电子温度按上述诊断原理,利用探极1和探极3(图2)可测得氖在不同气压下的对称双探极特性曲线.由于实验是在直流条件下人工测量,测量过程需要一定时间,在这过程中放电情况也在变化,而且无声放电本身也包含许多随机过程,因此再次测912第　2　期凌一鸣:介质阻挡无声放电中电子温度和电子能量分布的探极诊断图1　双探极诊断放电等离子体的原理图量数据总有参量零散,我们的试验是这样进行的,在同一放电条件下测量三遍,删除少数偏离较大的数据,作成探极特性曲线,因此,实验数据的选取就包含一种平均处理的意义(以下非对称探极实验的数据处理也是这样).这里列举其中两个气压(133Pa 和400Pa )的双探极特性曲线如图3所示.结合式(1)可确定相应的电子温度如图4曲线1所示.为便于比较,将相应气压、放电管直径、气体种类的情况下,直流放电的理论计算电子温度也在图4曲线2上表示[12].由此可见,高频无声放电中的电子温度也随气压的增加而减小,但比同样条件下的直流放电电子温度要高.图3　氖气中介质阻挡放电的对称双探极特性曲线在放电条件下,同双探极测得电子温度与直流放电理论分析的结果相比,有显著差异,其原因除了测量误差、放电中杂质气体的影响以及探极对放电的干扰等因素外,还包括:　图4　氖气中介质阻挡无声放电的电子温度和气压的关系(1)在对称双探极法中,探极面积很小,所接收的饱和离子流也很少,它们所接收的电子流也很少,这时探极周围对电子的拒斥场较强.因此,根据式(1)来计算电子温度,实际上,是由电子能量分布的尾部(高能电子部分)按Max wellian 能量分布来推断平均电子能量或电子温度的.而本实验中的放电状态是一种处在电子繁流和猝灭的暂态过程中,其电子能量分布可能明显偏离Max wellian 分布.因此用对称双探极法来诊断它的电子温度会带来较大的误差.(2)图4中曲线2所表示的理论计算结果是考虑放电正柱中径向双极性扩散因素而分析的结果,没有考虑电极对放电引起的扩散损耗.对于图2所示的放电室结构,由于极间距离和放电室直径可以相比似,因此,电极表面介质层对放电引起的扩散损耗不能不考虑.在这种情况下,只要将考虑径向和纵向两者的双极性扩散长度,∧=1/π2d 2+214052R 2替代只考虑径向的双极性扩散长度∧=R/21405(d 为极间距离,R 为放电管半径),则可求得相应的电子温度,这样计算的结果如图4中曲线3所示.413　非对称双探极法诊断电子能量分布利用探极1和探极2(图2)可测得氖气中不同气压下的非对称探极特性曲线,如图5所示,由于大小探极对放电空间接收的带电粒子数不等,以及空间位置的非对称性,使曲线不通过坐标原点,也就是说该两探极间的电位为零时,仍有探极电流.与单探极特性曲线相类比,我们可以将坐标原点平移到曲线上探极电流开始明显增加的那一点,也就可以像单探极法那样确定饱和离子流I io .由图5所示的非对称双探极特性曲线上出现饱和电子流时的拐弯点S 可确定该点的空间电位V s .因此,由图5的实验数据,可以作出电子流I e =I p -I io 随探极周围拒斥电位V =V s -V p 的特性曲线,如图6所示.将图6所示的曲线按六阶多项式拟合,再求其二阶导数,代入式(2),并进行归一化处理,逐点计算,作出三种气压下的电子能量分布F (V )如图7所示,再由图7和下式可以确定所测放电空间处的电子平均能量e V 和电子温度T e :e V =32kT e=∫VmaxV F (V )dV ∫VmaxF (V )dV (3)这样确定的电子温度也作在图4(曲线4)表示并作为比较.为便于与Max wellian 能量分布进行比较,在图7上还作出气压为133Pa 的麦克斯威能量分布曲线.在上述实验中,大小探极及其周围的空间电荷层在放电中占有一定空间,它所测量的结果也只能表征大小探极所在处的放电参量的平均值,而且探极在放电室内的位置是固定的,如上所述,不同气压时各放电区的厚度和分布是不同的,也就是说,探极系统对放电区的相对位置随着气压的变化发生相对位移.当气压较高时,譬如图7中的1064Pa 的情况,放电中区域Ⅰ的厚度较小,探极系统相当于在区域Ⅲ的位置,这时从区域Ⅰ来的高能电子通过频繁碰撞产生电离、激发,损失图5　氖气中介质阻挡放电的 图6　探极接收的电子流和探极四周 图7　氖气中介质阻挡放电非对称双探极特性曲线空间电荷层中拒斥电位的关系中的电子能量分布022 电 子 学 报2001年能量,趋于杂乱运动,因此只保留少数的高能电子.当气压减小时,譬如图7中400Pa的情况,放电中区域Ⅰ的厚度增加,区域Ⅲ的厚度减小,探极系统在放电中的相对位置相当于在区域Ⅱ的后沿,这时从区域Ⅰ来的高能电子通过较少的碰撞,以致到达探极的高能电子也有所增加,其中包括不少定向运动的电子.当气压进一步减小时,譬如图7中133Pa的情况,区域Ⅲ消失,相对两区域Ⅱ合而为一,这时的探极系统实际上置于区域Ⅱ内,这时从区域Ⅰ来的高能电子大量打上探极,因此,探极电流中包含更多的高能电子.无论如何,由图7可见,在所述气压范围内,这种介质阻挡无声放电的电子能量分布明显偏离Max wellian能量分布,而且其能量分布明显出现低能电子群和高能电子群,在放电诸区域中高能电子的比例也各不相同,取决于气体压力和探极系统离电极的距离.此外,也不难理解,上述对称双探极法是由Max wellian能量分布的高能电子来推断电子温度的,在介质阻挡无声放电中含有较多的高能电子群,因此用对称双探极法所测得的结果会明显高于实际的电子平均能量和电子温度,而且随着气压的减小,其相差也格外明显.5　结论 由上述实验研究表明:(1)介质阻挡无声放电是由明暗交替的放电区域组成;(2)介质阻挡无声放电中的电子能量分布明显偏离Max wellian能量分布;(3)介质阻挡无声放电中包含着低能电子群和高能电子群,随着气压和离电极的距离的增加,高能电子群所占的比例也随之减少;(4)介质阻挡无声放电中电子温度高于同样放电条件下直流放电正柱中的电子温度.致谢:感谢国家自然科学基金委员会对该项研究工作的支持.参考文献:[1]　E liass on B.And K ogelschatz V.IEEE T rans.on plasme Science,Dec.1991,19(6):1063-1077.[2]　Drimel J,Janca I..J.phys.D.Appl.Phys.,Jan.14,1990,23(1):7-14.[3]　Limv oraplluk Q.,Oadeer E..M ora J C.,Ozine Science and Engineer2ing,1993,15(2):187-189.[4]　E liass on B.and K ogelsehatz V..Appl.Phys B,1988,46:299-303.[5]　K essier F,Bauer G.H..Applied Surface Science,Jan.1992,54:430-440.[6]　K uzum oto M,Ogawa S,T anaka M,Y agi S.IEEE Journal of QuantumE lectronics,June1990,26(6):1130-1134.[7]　Clavier E.,G astaud D.,Brunet H.Proc,of the SPIE-The Interna2tional S ociety for Optical Engineering[C],1993,1310:17-120. 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空气介质阻挡放电振动温度时间行为
空气介质阻挡放电振动温度时间行为是一种特殊的振动行为，它会受到空气介质的影响而有所变化。

空气介质阻挡放电振动温度时间行为就是在空气中传播的电场总能量和温度在时间上发生的变化。

由于空气的导电率相对低，当电流通过空气时，它能抑制或减弱电流的变化，所以其时间行为不只是简单的幅值和频率变化，还要考虑到空气中阻挡电流变化所带来的变化。

在空气介质阻挡电流变化的情况下，当电流通过空气时，它会受到由空气中电磁波引起的热效应的影响，从而改变温度的变化行为。

同样，当电流通过空气时，虽然电流的幅值不变，但是频率会随着时间流逝而减弱，这也会改变整个振动行为。

此外，由于空气介质阻挡电流变化会产生大量热量，因此会对振动时间行为产生很大的影响。

由此可见，空气介质阻挡放电振动温度时间行为不仅受到电流幅值和频率的影响，还受到空气介质阻挡电流变化及由此产生的热效应的影响，从而形成一种更复杂的、耦合的振动行为。

大气压氩气环境下体积介质阻挡放电光谱特性宋飞龙;金迪;贾敏;宋志杰【摘要】通过介质阻挡放电产生的等离子体可与燃料中的烃类分子发生碰撞裂解反应,将燃料分子裂解生成更容易起爆的氢气和小分子烃类,能有效改善液体燃料连续旋转爆震发动机的起爆性能.该研究在真空仓中开展体积介质阻挡放电的丝状放电光谱测试,分析了大气压氩气环境下体积介质阻挡放电的电子激发温度和电子密度随加载电压的变化规律.丝状放电的电子激发温度通过波尔兹曼斜率法计算,电子密度采用斯塔克展宽法计算.发现发射谱线均由氩原子4 p—4s能级跃迁产生;各谱线强度随加载电压的提高均呈上升趋势,且与电压基本呈线性关系;对于大气压丝状放电,加载电压对电子激发温度和电子密度没有明显影响作用,加载电压12.5～14.5 kV范围内,电子激发温度稳定在3400 K附近,电子密度在1025 m-3量级.%Plasma produced through dielectric barrier discharge can react with hydrocarbon molecules in the fuel by collision cracking reaction ,causing fuel molecules to be decomposed into hydrogen and small molecule hydrocarbons that are more prone to detonate ,which will improve the ignition properties of the continuous rotating detonation engine with liquid fuel.In this pa-per ,the spectral test of volume dielectric barrier discharge (DBD) was carried out in vacuum chamber in order to analyze how the electron excitation temperature and electron density of volume DBD change with the applied voltage under atmospheric pressure argon.In addition ,the electron excitation temperature of filamentous discharge was calculated by the Boltzmann slope method , and the electron density was calculated by Stark broadening method.It was found that all of theemission lines arose from elec-tronically excited argon atoms 4 p-4s transitions.The intensities of the lines increased with the increase of the applied voltage and had a linear relationship with the voltage basically.For the atmospheric filamentous discharge ,the load voltage has no obvious effect on the electron excitation temperature and the electron density.When the applied voltage is in the range of 12.5～14.5 kV ,the electron excitation temperature is stabilized around 3400 K ,and the electron density is on the order of 1025 m -3.【期刊名称】《光谱学与光谱分析》【年(卷),期】2018(038)006【总页数】5页(P1675-1679)【关键词】丝状放电;发射光谱;电子激发温度;电子密度【作者】宋飞龙;金迪;贾敏;宋志杰【作者单位】空军工程大学等离子体动力学重点实验室 ,陕西西安 710038;空军工程大学等离子体动力学重点实验室 ,陕西西安 710038;空军工程大学等离子体动力学重点实验室 ,陕西西安 710038;空军工程大学等离子体动力学重点实验室 ,陕西西安 710038【正文语种】中文【中图分类】O536引言连续旋转爆震发动机(CRDE)对于提高航空推进器性能有着潜在优势[1-2]。

空气介质阻挡放电振动温度时间行为
空气介质阻挡放电振动温度时间行为是指当外界的温度发生变化时，空气介质中的放电振动能产生的温度响应。

这种响应通常在较短的时间尺度上发生，以弥补因环境温度变化而引起的放电振动随之变化而产生的温度偏差。

空气介质中的放电振动温度时间行为主要是由放电振动与周围空气介质之间的热量平衡过程决定的。

当外界环境温度发生变化时，放电振动将在一段时间内改变，从而影响空气介质的温度。

空气介质阻挡放电振动温度时间行为的具体形式受到许多因素的影响，包括放电振动的灵敏度、振动源的热容量、放电振动的平均温度、振幅、振荡频率等参数。

此外，外部辐射和空气对流也可能影响空气介质阻挡放电振动温度时间行为。

放电振动的灵敏度越大，对外界温度变化的响应越快；放电振动源的热容量越大，放电振动温度响应变化越慢；放电振动平均温度越高，放电振动温度响应越慢；振幅越大，放电振动温度响应越慢；振荡频率越高，放电振动温度响应越快。

此外，外部辐射会加快空气介质的温度上升速度；空气对流也会使放电振动温度发生相当大的偏移。

需要指出的是，空气介质阻挡放电振动温度时间行为不仅和空气介质温度变化有关，而且也与放电振动本身的特性有关，这在某些特定情况下是很重要的。

例如，在高温条件下，空气介质对放电振动的响应速度可能会改变，因而会影响放电振动的温度响应。

这就是说，空气介质阻挡放电振动温度时间行为的形式也可能由放电振动最初给定的参数决定。

一、实验目的1. 了解介质阻挡放电（DBD）的基本原理和特性；2. 掌握介质阻挡放电实验装置的搭建和操作方法；3. 研究不同工作气体、电极材料和电源频率对介质阻挡放电的影响；4. 分析介质阻挡放电产生的等离子体参数，如电子密度、气体温度等。

二、实验原理介质阻挡放电是一种非平衡态气体放电，其基本原理是在两个电极之间插入一层绝缘介质，当施加足够高的电压时，电极间的气体会被击穿而产生放电。

放电过程中，气体分子在电场作用下发生电离和复合，形成等离子体。

三、实验装置1. 介质阻挡放电实验装置：包括两个电极、绝缘介质、高压电源、电流电压表、气体流量计等；2. 实验气体：空气、氮气、氩气等；3. 电极材料：不锈钢、铝、铜等；4. 电源频率：50Hz、100kHz、1MHz等。

四、实验步骤1. 搭建实验装置，确保电极、绝缘介质、高压电源等部件连接正确；2. 选择实验气体，调节气体流量；3. 设置电源频率，调整电压；4. 观察放电现象，记录电流、电压数据；5. 改变实验条件（如工作气体、电极材料、电源频率等），重复实验步骤；6. 分析实验数据，得出结论。

五、实验结果与分析1. 不同工作气体对介质阻挡放电的影响实验结果表明，在相同条件下，空气的放电效果最好，其次是氮气和氩气。

这是因为空气中的氧气和氮气分子在电场作用下更容易发生电离和复合，从而产生更多的等离子体。

2. 不同电极材料对介质阻挡放电的影响实验结果表明，不锈钢电极的放电效果较好，其次是铝和铜。

这是因为不锈钢具有较高的电阻率和耐腐蚀性，有利于产生均匀的等离子体。

3. 不同电源频率对介质阻挡放电的影响实验结果表明，在相同条件下，100kHz的电源频率放电效果最佳，其次是50Hz和1MHz。

这是因为100kHz的电源频率有利于产生稳定的等离子体，降低气体温度，提高等离子体的质量。

4. 等离子体参数分析通过实验数据，可以计算出等离子体的电子密度和气体温度。

实验结果表明，等离子体的电子密度和气体温度随着电压的升高而增加，但受电源频率和工作气体的影响较大。

大连理工大学网络教育学院《气体放电技术》大作业学生姓名：奥鹏卡号：学习中心：题目四：介质阻挡放电具有较广泛的前景，根据课程所学，介绍介质阻挡放电技术的重要应用；并选择其中一种应用领域，简述其原理。

一、介质阻挡放电概述介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge，DBD)是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电又称介质阻挡电晕放电或无声放电。

介质阻挡放电能够在高气压和很宽的频率范围内工作，通常的工作气压为10～10000。

电源频率可从50Hz至1MHz。

电极结构的设计形式多种多样。

在两个放电电极之间充满某种工作气体,并将其中一个或两个电极用绝缘介质覆盖,也可以将介质直接悬挂在放电空间或采用颗粒状的介质填充其中，当两电极间施加足够高的交流电压时，电极间的气体会被击穿而产生放电，即产生了介质阻挡放电。

在实际应用中，管线式的电极结构被广泛的应用于各种化学反应器中，而平板式电极结构则被广泛的应用于工业中的高分子和金属薄膜及板材的改性、接枝、表面张力的提高、清洗和亲水改性中。

二、介质阻挡放电的应用虽然介质阻挡放电已被开发和广泛的应用，可对它的理论研究还只是近20年来的事，而且仅限于对微放电或对整个放电过程某个局部进行较为详尽的讨论，并没有一种能够适用于各种情况DBD的理论。

其原因在于各种DBD的工作条件大不相同，且放电过程中既有物理过程，又有化学过程，相互影响，从最终结果很难断定中间发生的具体过程。

由于DBD在产生的放电过程中会产生大量的自由基和准分子，如OH、O、NO 等，它们的化学性质非常活跃，很容易和其它原子、分子或其它自由基发生反应而形成稳定的原子或分子。

因而可利用这些自由基的特性来处理VOCs，在环保方面也有很重要的价值。

DBD等离子体材料表面改性时的作用深度范围从材料表面下几纳米至几百纳米，能在不影响基体性能的前提下改善材料表面的物理化学性能。

同时，该项技术还具有工艺简单、操作简便、环保节能等优点，十分适合大规模连续化工业应用。

介质阻挡放电的温度研究-回复首先，我们需要了解什么是介质阻挡放电。

介质阻挡放电是一种现象，当在两个电极间施加高电压时，在介质中产生电流。

然而，由于介质的存在，电流无法直接通过介质，而是被阻挡。

这种现象在许多领域中广泛应用，如电子器件、电力系统和医学设备中。

温度是介质阻挡放电研究中一个重要的因素。

温度的变化可以对介质的电气性质产生影响，包括电导率、介电常数和电容率等。

因此，对于不同温度下介质阻挡放电的研究可以揭示介质的电学性质变化规律，并为电器设备的设计和制造提供指导。

为了研究温度对介质阻挡放电的影响，我们可以进行以下实验步骤：第一步：选择适当的介质和电极材料。

不同材料的电气特性和热传导性质不同，选择适合的材料能够更好地研究介质阻挡放电与温度之间的关系。

第二步：搭建实验装置。

将两个电极并排放置在一定距离的介质中，确保电极间的距离和介质厚度是恒定的。

通过改变电极间的电压和控制环境温度，来研究介质阻挡放电的温度特性。

第三步：测量电流和电压。

使用合适的电流计和电压计来测量电极间的电流和电压。

通过实时记录和监测电流和电压的变化，可以获得温度下介质阻挡放电的特性曲线。

第四步：控制环境温度。

通过改变实验室的温度或使用加热或冷却设备来控制环境温度。

在不同温度下进行多组重复实验，以验证温度对介质阻挡放电的影响。

第五步：分析实验结果。

根据实验记录的数据，进行数据分析，绘制介质阻挡放电电流和电压随温度变化的曲线图。

通过观察曲线变化和数据趋势，可以得出结论和推断温度对介质阻挡放电的影响。

在实验过程中，还可以对不同的参数进行变化，例如电极间距离、电极形状和介质特性等，以进一步研究这些因素对介质阻挡放电温度特性的影响。

此外，还可以通过对不同介质的比较研究，找出不同材料对温度的响应差异，从而深入了解介质阻挡放电的机理。

在实际应用中，研究介质阻挡放电的温度特性可以为电子器件的设计提供指导。

通过了解介质的温度限制，可以选择合适的材料和设计合理的散热系统，以提高设备的工作稳定性和可靠性。

大气压沿面介质阻挡放电的发射光谱诊断本文对大气压沿面介质阻挡放电进行了发射光谱研究。

测定了Ar放电、N2／Ar放电、O2／Ar放电及O2／N2／Ar放电的电子激发温度、分子振动温度和气体温度,并对O2／Ar放电和O2／N2／Ar放电中O原子浓度的优化进行了定性分析。

在Ar放电中,利用玻尔兹曼图法拟合了Ar原子的激发温度,并考察了激发温度随气体流量和输入电压的变化规律,发现激发温度随输入电压的增加而增加,但随气体流量的变化规律不明显；Ar中的少量水蒸气通过放电产生了OH谱线,本文利用拟合OHA态转动温度的方法考察了Ar放电的气体温度随放电条件的变化趋势,结果显示,在我们所考察的条件范围内,Ar放电的气体温度大约为450 K,基本不受气体流量和输入电压的影响。

在N2／Ar放电中,着重考察了放电气体中N2含量对等离子体的影响,选取N2C3∏u—B3∏g的四个顺序带组(Δv=-1,Δv=-2,Δv=-3,Δv=-4)拟合了N2 C态的振动温度。

发现在Ar中加入约1%的N2就会使Ar谱线强度大幅降低而N2谱线强度大幅增加；随着N2含量由0.1%增加至5%,Ar的电子激发温度从约4400 K增加至约6000 K,而N2 C态的振动温度由约2300 K下降至约1800 K。

在02／Ar放电和02／N2／Ar放电中着重对O原子浓度的优化进行了讨论。

利用O原子和Ar原子的谱线强度比I844.6／I750.4研究了O原子浓度随O2含量的变化趋势,结果发现,在两种放电体系中O2含量为气体总流量的0.15%左右时,O原子浓度达到最大值,O2流量继续加大时,O原子浓度缓慢下降。

此外,还研究了O2／Ar放电和O2／N2／Ar放电中Ar原子激发温度随输入电压的变化规律,激发温度均随输入电压的增加而增加。

同主题文章[1].普小云，杨灿珠，付宏郎. 表面波型微波感耦常压氖等离子体的激发温度研究' [J]. 光谱学与光谱分析. 1996.(06)[2].董丽芳,杨丽,李永辉,张彦召,岳晗. 空气介质阻挡放电单个微放电通道发光强度及振动激发温度的空间分布' [J]. 物理学报. 2009.(12)[3].柴志方,尹增谦,李雪辰,董丽芳. 氩气介质阻挡放电中的图灵斑图' [J]. 河北大学学报(自然科学版). 2002.(03)[4].尹增谦,董丽芳,柴志方,李雪辰. 氩气介质阻挡放电的发光特性' [J]. 光谱学与光谱分析. 2003.(05)[5].邱志勇,张小未. 电弧等离子体激发温度的测定' [J]. 信阳师范学院学报(自然科学版). 1989.(04)[6].周超,梁良. 介质阻挡放电及其应用' [J]. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2003.(S1)[7].唐晓亮,邱高,任忠夫,冯贤平,闫永辉,严治仁,王良. 常压介质阻挡放电的部分电学参量研究' [J]. 高电压技术. 2004.(09)[8].王永国，胡栋，李玉同. 氢氧混合物爆轰激励下铝粉快速反应温度的测量' [J]. 原子与分子物理学报. 1995.(01)[9].赵艳辉,周建刚,吴晓东,董克兵. 不同结构介质阻挡放电的放电特性' [J]. 大连海事大学学报. 2004.(03)[10].严建华,潘新潮,马增益,屠昕,岑可法. 直流氩等离子体射流电子温度的测量' [J]. 光谱学与光谱分析. 2008.(01)【关键词相关文档搜索】：等离子体物理; 介质阻挡放电; 发射光谱; 激发温度; 振动温度; 转动温度【作者相关信息搜索】：大连理工大学;等离子体物理;朱爱民;尚建平;。

低温等离子体技术简介（介质阻挡放电)所谓等离子体是继固体、气体、液体三态后,列为物质的第四态，由正离子、负离子、电子和中性离子组成,因体系中正负电荷总数相等，故称为“等离子体"。

等离子体按粒子温度可分为平衡态（电子温度=离子温度）与非平衡态（电子温度>〉离子温度）两类。

非平衡态等离子体电子温度可上万度，离子及中性离子可低至室温，即体系表观温度仍很低，故称“低温等离子体”，一般由气体放电产生。

气体放电有多种形式,其中工业上使用的主要是电晕放电（在去除废气中的油尘上应用已相当成熟）和介质阻挡放电（用于废气中难降解物质的去除)两种。

低温等离子体技术是近年发展起来的废气处理新技术，低温等离子体处理废气的原理为：当外加电压达到气体的放电电压时，气体被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。

低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，以达到降解污染物的目的。

低温等离子体的产生途径很多,我们使用的低温等离子体工业废气处理技术采用的放电形式为双介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge，简称DBD）。

装置示意图如图1所示。

图1 介质阻挡放电示意图DBD放电净化设备优点:介质阻挡放电是一种获得高气压下低温等离子体的放电方法，由于电极不直接与放电气体发生接触，从而避免了电极的腐蚀问题.介质阻挡放电等离子体技术具有以下优点:①介质阻挡放电产生的低温等离子体中，电子能量高,几乎可以和所有的气体分子作用。

②反应快，不受气速限制。

③电极与废气不直接接触，不存在设备腐蚀问题。

④只需用电，操作极为简单，无需专人员看守，基本不占用人工费.⑤设备启动、停止十分迅速，随用随开,不受气温的影响。

⑥气阻小,适用于高流速，大风量的废气处理。

⑦工艺已相对成熟.低温等离子体技术(介质阻挡放电)净化原理为：在外加电场的作用下,介质放电产生的大量携能电子轰击污染物分子，使其电离、解离和激发，然后便引发了一系列复杂的物理、化学反应，使复杂大分子污染物转变为简单小分子安全物质，或使有毒有害物质转变为无毒无害或低毒低害物质，从而使污染物异味得以降解去除。