滑闪空间放电装置的设计及优化
摘要：气体放电是一种能有效的产生大气压低温等离子体的方式之一，不同的反应器结构和激励源能决定不同的放电形式。本课题主要针对常规滑闪反应器结构的放电形式做出改变研究了在大气压下由高频交流电源激励的棒-板间隙沿面滑闪放电的电特性。为了产生面积更大，更高效，更低能耗的低温等离子体，本实验研究了不同电极材料，极间间隙，介质厚度对该反应器装置产生的滑闪放电的影响。滑闪放电的电特性通过对示波器所测得的数据进行处理计算相应的功率、能量来获得。
关键词： 滑闪放电；介质阻挡放电；低温等离子体；
- 前言
气体放电是一种能有效的产生大气压低温等离子体的方式之一。主要包括电晕放电、辉光放电、电弧放电、介质阻挡放电、弥散放电、滑闪放电等放电形式
由于低温等离子体相对温度较低，有利于化学反应的进行，因此，低温等离子体在化学合成、材料表面改性和降解有机废水等方面具有广泛的应用。
电晕放电常在不均匀电场下产生，并且能够产生稳定的非平衡低温等离子体，在污染治理等方面具有广泛的应用。虽然电晕放电电动效率高，装置简单，但是电晕放电产生等离子体的两个电极位于同一表面，均不覆盖绝缘层，放电区域仅存在于电极周围，放电不稳定，放电不能完全击穿电极间隙间的气体，产生的低温等离子体及活性粒子的效率较低，种种缺点限制了其应用前景；大气压下产生辉光放电较为困难，辉光放电通常需要在低气压下产生，而且需要昂贵的设备装置和复杂的真空系统，不利于化工业连续生产；对于电弧放电，其放电时会在电极间隙内形成明亮的放电通道，放电电流较大且通道较狭窄。电弧放电能量集中，等离子体及其活性粒子浓度高，加热效率高，但是电弧放电产生的高温会使电极的烧蚀，缩短设备装置的使用寿命；常规的介质阻挡放电激励器是将金属电极贴于绝缘介质相对的两个表面，使得放电发生集中在介质表面，放电产生的等离子体对介质表面的气流具有一定的诱导及控制作用，介质阻挡放电是目前最常用的一种等离子体流动控制方法，但是由于阻挡介质的存在放电多数以丝状放电为主，并在阴极出现很多明显的亮斑，能量密度较大，难以达到均匀性的要求，若控制不当其产生的热量很容易对材料表面造成伤害；弥散放电是介于电晕放电和火花放电之间的一种放电状态，在脉冲功率技术的不断发展下，以极窄脉冲源激励能够产生稳定的弥散放电，这种放电具有功率密度高、面积大等优点。由于脉冲激励源的上升沿极窄，抑制了火花通道的形成，因此在脉冲电源激励下能够产生稳定的弥散放电。在弥散放电中，等离子体通道充满整个隙，且互相交叉重叠。滑闪放电是一种电极最窄间隙处产生的火花通道在气流的作用下，沿着气流方向滑动的气体放电形式。通常能够在大气压下产生高效的非平衡态低温等离子体，并且具有活性粒子种类多、浓度高，加热效率好和可操作性强等特点。
- 研究的目的及意义
滑闪放电是气体放电的一种常见形式，可以在大气压下产生非平衡态低温等离子体。其基本原理是在一对或者多个电极间施加电压，在电极最窄间隙处产生火花通道，并在气流的作用下沿着气流方向滑动的气体放电形式。由于滑闪放电能够电离电极间隙周围的空气，使其产生大量的低温等离子体，这些等离子体包含了大量的电子、活性原子和自由基团，其化学活性较高，因此有广泛的应用前景。
3.国内外同类研究概况
上世纪90年代，等离子体流动控制技术作为一种新颖独特的主动控制方法诞生，等离子体流动控制气流以及抑制失速分离和减小流动阻力等方面都有明显的效果，罗斯等利用大气压均匀辉光放电等离子体的专利技术最早开展了边界层控制方面的研究。
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