射频大气压辉光放电的典型结构以及产生办法

普乐斯 发表于 2020-04-01 17:10:53 收藏 已收藏
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射频大气压辉光放电的典型结构以及产生办法

普乐斯 发表于 2020-04-01 17:10:53
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(文章来源:普乐斯)

当射流等离子体进行材料处理时,被处理的材料通常位于发生器喷嘴出口下游的射流区。一方面,等离子体工作在开放的大气环境中,另一方面,等离子体工作气体处于流动状态,当遇到被处理材料时形成冲击射流。处理的模型如下图所示。其实,射频等离子体源在微生物诱变育种上应用较多,其运用中不仅需要等离子体射流具有较低的气体温度水平,而且需要在一定程度上控制活性粒子的种类和浓度,那么射频大气压辉光放电的典型结构、影响因素、产生办法都有哪些呢?

1 射频等离子体发生器的典型结构,产生射频等离子体的发生器有平板型和同轴型两种典型结构,下图分别为平板型和同轴型射频等离子体发生器。该发生器采用裸露的水冷金属(如铜、铝、不锈钢)电极,由射频电源驱动,通常情况下表现出容性放电的特征。在大气压条件下,由于大部分气体的临界击穿场强非常高。

射频大气压辉光放电的典型结构以及产生办法

因此,一方面,在大气压条件下产生气体击穿需要相对较高的外加电压;另一方面,即使在较高的外加电压下产生了气体的击穿过程,在如此高的电场强度下剧烈的电子雪崩效应也会使放电很快进入等离子体局部温度在数千度甚至上万度的丝状放电或电弧放电模式,而很难获得温度接近于室温的均匀的辉光放电等离子体。

2 产生射频辉光放电等离子体的两种方法,早在1933年,Engel等通过首先在低气压下获得辉光放电,然后逐渐升高气压的方式获得了大气压直流辉光放电。Schwab等则是通过首先将两裸露金属铜电极接触,当外加电压增加到某一数值后再逐渐将两电极分开,从而获得大气压射频辉光放电等离子体。然而在给定的电极间距、开放的大气环境条件下直接获得空气的射频辉光放电一直是一件较为困难的事情。

射频大气压辉光放电的典型结构以及产生办法

大多数的研究者是以氦气或氩气为主工作气体,可适当加入O2、N2、CF4等气体,产生大气压射频辉光放电等离子体。Massines等在关于大气压介质阻挡放电的研究中指出,在放电发生之前若能够提供足够多的种子电子将有助于形成均匀的辉光放电。基于这些研究结果,我们提出了两种产生各种气体的大气压射频辉光放电等离子体的方法,即诱导气体放电法和局部电场强化法。

3 射频辉光放电等离子体研究的影响因素,面向射频等离子体微生物诱变育种,我们不仅需要采用不同化学成分的工作气体产生均匀、稳定的辉光放电等离子体,而且需要研究气体流动状态、环境空气等因素对等离子体放电区和射流区特性的影响规律,进而获得对作用于生物体的等离子体射流特性比较全面的认识。
      (责任编辑:fqj)

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