介质阻挡放电(dielectric barrierdischarge，DBD)是在放电空问内放置绝缘电介质的一种气体放电形式，而绝缘电介质可以抑制电弧的形成，从而产生非平衡态低温等离子体。目前，DBD根据电极结构的不同分为体相放电和表相放电。前者放电发生在电极之间，形成贯穿整个气体间隙的放电，常见的有线．管型、管．管型和板．板型等。后者放电发生在电极附近的电介质表面或共面电极之间电介质的表面。因电介质的两侧或一侧有线状等小曲率半径电极，导致电极附近电场分布极不均匀，在电极附近电介质表面出现电晕和沿面放电，常见的有电介质的两侧或一侧有线状等小曲率半径电极的结构和电极被嵌入电介质层的共面型结构。在实际生产应用中，表相放电因具有易于产生面积较大、数量较多和较为均匀的低温等离子体，高压电极与气体有充分的接触，有效面积较大和放电通道易于低温等离子体的形成与扩散等优点，在杀菌消毒、光学物理、材料表面改性、微激光等领域有着更广泛的前景。


近几年来，各国研究学者对表相放电研究不断深入，成果显著。李清泉等人对绝缘介质板两侧均为线状金属电极结构的介质阻挡放电机理进行了研究分析J。孙岩洲等人建立了一维线筒电极模型对同轴线筒电极的电气参数和放电机理进行了详尽的研究J。何贤俊通过针．板间填充陶瓷纤维处理方法研究了电晕介质阻挡放电特性101。Stanislav对两种不同的线电极结构和接地电极进行了研究。屈广周等人研究了空气中筛网一平板电极介质阻挡放电的特性。严金云等人研究了大气压空气中刃．板电极、针．板电极和柱．板电极结构介质阻挡放电的放电特性。研究表明在表相放电中，其高压电极结构会引起绝缘电介质表面电场分布不均匀，在部分尖端和小曲率半径存在处易于发生电晕放电现象；高压电极的形状及不同分布情况对放电参数影响比较大，例如相互连接的线电极之间的距离，共面电极之间的间距等。


目前本研究领域尚未达成共识，没有形成统一理论。研究不同高压电极下介质阻挡放电的特性，以及改进常规制取低温等离子体的高压电极结构，具有重要的理论意义和工业应用价值。为进一步实现降低放电起始电压，充分利用电晕放电的预电离作用，产生数量较多、分布较均匀的非平衡态低温等离子体，本文设计并制作了一种新型的微腔结构电极，并利用制作的不同类型和规格的JD足球反波胆APP下载，设计实验研究装置，建立等效电路模型，根据获得的Lissajous图形分析不同尺寸微腔下的电压电流波形、电极间的等效电容、放电气隙电压、半个周期放电通道传输的电荷量、平均放电功率以及电介质表面功率密度等参量的变化情况，研究微腔介质阻挡放电(microcavity dielectric barrierdischarge，MD—BD)。

在实验分析中发现$设定电源频率固定不变时,在不同的电极间电压峰峰值Upp下，MDBD放电起始时刻有所差异，且随着的S~Dl：i，放电起始时刻也逐渐提前；受电晕放电的预电离作用、表面电荷的积累以及微放电的影响¨，在电压正、负半周期内，电流峰值在大小和数量上均不完全对称；在MDBD发生的时间段内，电压波形发生畸变，一直持续到电压达到峰值放电结束时；但随着D和放电强度的加强，这种不对称性出现降低。因此放电Lissajous图形可以近似为平行四边形，如图4所示。在放电结束时，回路中的电荷主要通过MDBD等效电路图3中c所在的支路，此时放电Lissajous图形的边长斜率可近似为图4中的k；在放电发生时，其Lissajous图形的边长斜率可近似为图4中的。

根据MDBD等效电路，利用等效电容方法，可得到C=C、C+C。=k C，进而获得不同尺寸微腔结构电极在不同下的和c变化曲线，如图5所示。从图中可以看出，在电源频率固定不变时，随着的增高，C变化很小，其平均常数值近似为37pF；且在改变微腔尺寸时，C也基本在此值附近上下浮动；而C。随着U的增高则不断增大，且当。一定时，随着微腔尺寸的改变，D相应的增大，C也不断增大。

通常认为实验电介质具有理想电容性，且真空和无损极化条件下的电流密度均为理想电容性，则放电气隙电压可近似为常量。根据Lissajous图形得到的测量电容和前面计算的等效电容可推导出Q。和Q．，。又根据u=u。一(Q一Q)／C，进而可计算出放电气隙电压u，如图6所示。其中Q、Q和u分别为放电熄灭时刻C、C上的积累的电荷量和C两侧的电压。从图6中可以看出，随着的增大，放电气隙电压也随之逐渐增大，但增长趋势呈现平缓；在f／一定时，随着，J的变大，也不断增大，且微腔尺寸D为0．69对应的U总是高于其他两种微腔结构电极，保持较大。经实验发现，这是受放电通道内的电荷密度及产生的表面低温等离子体面积影响造成的。

MDBD的微腔边缘和内部存在不均匀电场，且电子电离系数对场强比较敏感，满足发展流注的临界条件，因此气隙的击穿属于流注放电。流注放电产生大量电子，电子从微腔边缘向中心发展，随着D的增大，微腔表面积增大，相应传输电荷增多。如图所示，可以看出半个周期内放电通道传输的电荷量Q随着f／的升高而增多；且在f／，一定时，随着，)的增大，Q逐渐增多；受大量的传输电荷在电介质表面积累影响，实验时在电极周围可看见微光，随着f／和D的增大，微光的亮度不断增强，发光面积逐渐增加，微放电的声音也越来越清晰。

根据Lissajous图形的面积和前面的分析，可以计算出平均放电功率P和微腔表面积的功率密度P，分别如图8和图9所示。MDBD受小曲率半径微腔电极的影响，电场分布不均匀，易于发生电晕放电。从图8中可以看出，随着升高，电晕预电离的作用增强，放电通道传输的电荷量Q增多，平均放电功率P逐渐增大；且在f／一定时，随着D增大，微腔电极与空气接触更充分，易于等离子体的形成与扩散，因此P也逐渐变大，二者成正比。从图9中可以看出，因u升高，平均放电功率P增大，p均呈现增加的趋势；但因MDBD发生在微腔内电介质表面，放电最先在电极附近开始，随着升高，放电面积逐渐增大，向微腔中心发展，在微腔表面先达到饱和，并逐渐向外扩展，当微腔尺寸较小，即D较小时，易于达到饱和，故从图9中可以看出在单个微腔中，D较小时，P较大。


结论


通过对微腔结构电极的制作及实验分析，研究了微腔结构电极介质阻挡放电。实验研究表明：


(1)不同微腔尺寸的MDBD微腔与接地电极问等效电容C。、放电气隙电压、半个周期内放电通道传输的电荷量Q、平均放电功率P以及微腔电介质表面功率密度p，随着外加电压u升高和微腔阵列的表面积与接地电极的面积之比D变大，均呈现增大趋势。


(2)无论改变外加电压，还是微腔尺寸f，受绝缘电介质聚酰亚胺自身性质的影响，在设定的频率条件下，电源电场的交变速度远低于极化电场建立的速度，高压电极与接地电极问的等效电容c．的变化都很小，在平均近似值37pF附近上下浮动，接近于静态介电常数对应的数值。


(3)在外加电压f／。相同时，受MDBD从电极附近开始，向微腔中心发展，在微腔表面先达到饱和，并逐渐向外扩展，在微腔尺寸较小，即D较小时，易于达到饱和的影响，虽然D越大，P较大，但其对应的P却较小。