介质阻挡放电的边界效应.pdf

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1、介质阻挡放电的边界效应李璐璐2015年1月中图分类号：UDC分类号：介质阻挡放电的边界效应作者姓名李璐璐学院名称物理学院指导教师欧阳吉庭教授答辩委员会主席邹炳锁教授申请学位理学硕士学科专业物理学学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月EdgeeffectindielectricbarrierdischargeCandidateName：LuluLiSchoolorDepartment:PhysicsFacultyMentor:Prof.JitingOuyangChair,ThesisCommittee：Prof.BingsuoZouDegreeApplied

2、:MasterofScienceMajor：PhysicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jan，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文

3、摘要介质阻挡放电（DBD）是一种产生低温等离子体的常见方法，被广泛应用于工业生产中。均匀辉光DBD是很多应用的最佳选择。但辉光DBD经常出现放电通道的不均匀和不稳定。本文研究电极边界效应对介质阻挡放电均匀性的影响。首先，实验研究了驱动电压、驱动频率、电极形状和电极径向长度对辉光DBD特性的影响。发现在较低的电压、适当频率范围内，辉光DBD将呈现斑图模式；而较低或较高频率下形成均匀放电。有限电极的均匀辉光DBD存在边界效应，总是存在一个弱放电区，电压越低，弱放电区域越大。对于均匀DBD，在一个脉冲内的放电并不是始终保持整个电极表面的均匀状态，而是一个沿径向的发展过程，不

4、同位置的电流也不是同步的。放电一般是从电极中心处开始，逐渐向边界处发展，呈现中心处强、边界处弱的形态。而在电流下降期间，中心处的放电率先停止，而边界处持续更长时间，呈现一种反相放电图像。然后，利用二维流体模型重现辉光DBD的放电发展过程，并研究了放电过程中微观参数的变化。发现辉光DBD的发展过程取决于空间电场和初始电子密度分布。在较低频率下，空间电荷变均匀，DBD电极中心区的电场高于边界处，放电首先在这里开始，并向边界发展。电极的边界效应导致边界处放电较弱，它起源于电场畸变。一方面它减弱了轴向电场，使放电落后于中心区；同时诱导弱的径向电场，使电子可以在此聚集。当电荷衰

5、减时间较短（即频率较高）时，电极边界处的高电子密度可以使下一脉冲放电首先发生于边界，引起放电的增强-抑制效应，并最终导致斑图放电的形成。关键词：辉光介质阻挡放电;边界效应；放电结构；均匀性I北京理工大学硕士学位论文AbstractDielectricbarrierdischarge(DBD)isacommonmethodtoproducelowtemperatureplasmaswhichhasbeenusedwidelyinindustries.UniformglowDBDisthebestchoiceformanyapplications.Howeverthere

6、existvariousinstabilityandnon-uniformityinglowDBDchannels.ThisthesisfocusesontheimpactofelectrodeboundaryondischargestructureofglowDBD.First,theinfluencesofdrivingvoltageandfrequency,electrodeshapeandradiallengthoncharacteristicsofglowDBDareinvestigatedexperimentally.Theresultsshowthatt

7、heglowDBDwillbepatternedunderappreciatevoltagesandrangedfrequencies.UniformDBDcanachieveatlowerorhigherfrequenciesaswellasatveryhighvoltages.Thereexistsboundaryeffectinalimitedelectrodedimension,characterizedbyaweakdischargeregionneartheedgewhichincreasesasthevoltagedecreasing.