DBD介質阻擋放電的演變過程淺析
文章導讀：通過在一個電流脈衝期間，對氣隙側麵放電圖像的研究，可以對DBD介質阻擋放電的演變過程有一了解。
通過在一個電流脈衝期間，對氣隙側麵放電圖像的研究，可以對DBD介質阻擋放電的演變過程有一了解。下圖所示為大氣壓氦氣介質阻擋均勻放電的一個電流脈衝期間連續拍攝的六幅曝光時間均為20ns的放電圖像。若以電流脈衝峰值時刻為時間參考點t=0，則圖a-f的拍攝時刻分別為-460ns、-260ns、-140ns、-60ns、0和80ns。
上圖反映出，在放電初期，靠近陽極處有一個非常微弱的發光層，而伴隨著放電的進行，該亮層逐漸擴展到整個間隙，並且逐漸在靠近陰極的區域形成一個明亮的發光層。這種氣隙中放電光強分布的演變過程代表著放電模式的演化過程。當對上圖中各放電圖像分別橫向求均值，得到氣隙中放電光強沿軸向的分布，如下圖所示，由此便可展開對放電模式演變過程的分析。
1.放電從湯生放電開始
放電前氣隙中電場可以近似為均勻電場。在放電起始階段，放電很弱致使空間電荷場可忽略不計，氣隙中電場仍保持均勻分布。氣體中電子的平均自由行程反比於氣體分子的數密度N，電子的平均動能與約化電場E/N成正比。當氣隙中氣體密度和電場都是均勻分布時，氣隙中各處電子的平均動能是相同的，這也意味著氣隙中各處電子的碰撞激發能力相同。因此，氣隙中電子越多的地方發光越強，即放電光強分布I(x)正比於電子密度分布ne(x)。在均勻電場中的湯生放電，電子密度可以用如下公式來表示：
放電前氣隙中電場可以近似為均勻電場。在放電起始階段，放電很弱致使空間電荷場可忽略不計，氣隙中電場仍保持均勻分布。氣體中電子的平均自由行程反比於氣體分子的數密度N，電子的平均動能與約化電場E/N成正比。當氣隙中氣體密度和電場都是均勻分布時，氣隙中各處電子的平均動能是相同的，這也意味著氣隙中各處電子的碰撞激發能力相同。因此，氣隙中電子越多的地方發光越強，即放電光強分布I(x)正比於電子密度分布ne(x)。在均勻電場中的湯生放電，電子密度可以用如下公式來表示：
其中，x是與陰極的距離；n0是從陰極出發的電子密度。可見，隨著與陰極距離的增大，氣隙中放電發光強度將指數增大，並在靠近陽極處達到zui強。這種湯生放電的光強分布正是黄瓜视频下载APP视频在側麵放電圖像中所看到的。
2.放電從湯生放電向輝光放電過渡
通過比較光強分布圖中曲線a和b右側光強峰值位置，即側麵放電圖像中a和b的陽極區亮層位置，黄瓜视频下载APP视频發現該亮層以2.2mm/μs的速度向陰極方向移動，它用200ns時間移動了大約0.44mm。隨著亮層逐漸向陰極移動，發光區域不斷擴展，並逐漸充滿了整個氣隙中央區域，見光強分布圖中的曲線c。隨著放電的進行，正離子團更接近陰極，zui終在它和陰極之間形成一個強電場區，即所謂的陰極位降區。
2.放電從湯生放電向輝光放電過渡
通過比較光強分布圖中曲線a和b右側光強峰值位置，即側麵放電圖像中a和b的陽極區亮層位置，黄瓜视频下载APP视频發現該亮層以2.2mm/μs的速度向陰極方向移動，它用200ns時間移動了大約0.44mm。隨著亮層逐漸向陰極移動，發光區域不斷擴展，並逐漸充滿了整個氣隙中央區域，見光強分布圖中的曲線c。隨著放電的進行，正離子團更接近陰極，zui終在它和陰極之間形成一個強電場區，即所謂的陰極位降區。
如光強分布圖中的曲線d所示，黄瓜视频下载APP视频在靠近陰極處看到了一個明亮的發光層。如果仔細觀察放電圖像，尤其是光強分布圖中的曲線f，黄瓜视频下载APP视频可以看到氣隙中光強從上到下呈現明暗相間的分層結構：zui上麵是靠近陽極的暗層，然後是相對亮層，接著又是一個暗層，zui下麵是靠近陰極的明亮層。這種明暗相間的分層光強分布是輝光放電的典型特征，這些層分別是陽極暗區、等離子體正柱區、法拉第暗區、負輝光區。因此，這表明放電已經從湯生放電過渡到了輝光放電階段。
3.放電停止在亞正常輝光放電
側麵放電圖的d~f圖像中在靠近陰極處都存在一個明亮的發光層——負輝光區，它們對應光強分布圖中曲線d~f左側的尖峰，黄瓜视频下载APP视频將此尖峰稱為負輝光峰。負輝光峰的位置減小到0.4mm後就幾乎不再減小了，這意味著陰極位降區長度dc大約為0.4mm，遠大於正常輝光放電對應的陰極位降區長度。
因此，放電並沒有充分發展到正常輝光放電，而是停止在亞正常輝光放電。其原因在於：在DBD中，放電電流對阻擋介質充電，使得介質上電壓迅速升高，氣隙電壓隨之迅速下降直至不足以維持放電，放電熄滅。阻擋介質的存在，使得放電僅發展到亞正常輝光放電階段就熄滅了。
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