《輝光介質阻擋放電的均勻性、自組織現象及機理研究》是依託北京理工大學，由歐陽吉庭擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：輝光介質阻擋放電的均勻性、自組織現象及機理研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：歐陽吉庭
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
輝光介質阻擋放電（DBD）既是套用廣泛的低溫電漿，也是一個理想的非線性系統，其均勻性問題是基礎理論研究和套用工藝的核心問題之一。本項目研究輝光DBD的均勻模式與斑圖模式的轉換條件、斑圖特性與放電條件（包括工作電壓/頻率、氣體組分、介質表面狀態、電極邊界等）的關係、以及斑圖自組織的時間-空間演化過程，旨在弄清影響輝光DBD 均勻性和斑圖結構的關鍵因素，探索均勻DBD和斑圖自組織形成機理。本項目的完成將對控制斑圖、實現均勻輝光DBD和最佳化DBD套用工藝有重要參考價值，同時對非線性動力學和放電電漿基本理論的發展有重要意義。
結題摘要
介質阻擋放電（DBD）的均勻性既是自組織斑圖等非線性現象研究的核心問題之一，也是套用工藝的需求。本項目通過實驗和數值模擬，研究了輝光DBD的均勻與斑圖2種模式的轉換條件、斑圖形態與放電條件和外界因素的關係、以及DBD結構的時間-空間演化過程。研究表明：（1）在輝光DBD中，驅動頻率和電壓決定DBD的放電結構（或均勻性）。在適當頻率下和較低電壓下，DBD一般呈現斑圖模式；在很高或很低頻率下、或者很高電壓下，DBD沿電極方向放電均勻。（2）外加離子源、電場或磁場對DBD結構有重要影響。離子源或電場干擾了DBD放電空間的電子分布，使DBD趨於均勻化；而軸向磁場約束了電子的側向運動，使形成輝光斑圖的條件苛刻化、放電均勻性增加。（3）非均勻空間電荷的對局域放電的增強-抑制效應是輝光DBD斑圖形成的主要原因。非均勻電荷使局域電離和放電增強，同時在局部形成橫向電場，導致電子自聚集，使近鄰區域的電子密度減小、放電減弱，形成“增強-抑制效應”。但是增強-抑制效應只有在一定的時間範圍內才能顯示。時間很短時，DBD電流下降期間沿電極的局域不均勻和不同步放電將使空間電荷均勻化；而時間很長後，電漿衰減和擴散也使電荷均勻化。其他因素（包括電極邊界、表面電荷擾動、外加電場、磁場等）則是通過各種方式影響空間電子的再分布或增強抑制效應，從而影響放電的均勻性或斑圖形成。（4）基於輝光放電基本過程和電壓轉移曲線的動力學模型可以很好地描述輝光DBD斑圖的形成過程，它與一般非線性系統的反應-擴散方程相似，其相互作用項由非均勻種子電子對局域放電的促進和抑制作用來表征。（5）DBD可以在電極以外產生大氣壓氦氣電漿射流。氦氣流通道對射流的產生是必要的，但射流可以是雙向的、與氣流方向無關，主要由DBD電壓決定。射流長度隨電壓而增長；推進速度亦然，約為103-4m/s。射流在外加電磁場中發生明顯偏轉和縮短。DBD射流與正電暈放電非常相似，維持射流的電場約~10kV/cm。本課題的成果對非線性系統的自組織斑圖動力學研究具有重要意義，對輝光DBD的大面積化及套用工藝也有一定參考價值。
