大气压脉冲放电等离子体的研究现状与展望.pdfVIP

中国科学: 物理学 力学 天文学 2011 年 第41 卷 第7 期: 801 ~ 815 SCIENTIA SINICA Phys, Mech Astron SCIENCE CHINA PRESS 评述 大气压脉冲放电等离子体的研究现状与展望 ①* ② ③ ② 卢新培 , 严萍 , 任春生 , 邵涛 ① 华中科技大学电气学院, 武汉430074; ② 中国科学院电工研究所, 北京 100190; ③ 大连理工大学物理与光电工程学院, 大连116024 *Email: luxinpei@ 收稿日期: 2010-12-13; 接受日期: 2011-03-10; 在线出版日期: 2011-05-03 国家自然科学基金(批准号: 875048,和教育部长江学者奖励计划资助项目 摘要 近年来, 大气压脉冲放电等离子体研究受到了人们的格外关注. 研究表明与交流驱动相比, 脉冲放 电产生大气压等离子体具有许多优势, 如它的VUV 、氧原子、及臭氧的产生效率高; 峰值电流密度、电子密 度、及电子产生效率也更高; 在对介质表面处理时能达到更好的处理效果和更高的效率; 还更易产生均匀的 大面积等离子体; 所产生等离子体的非平衡性更高; 灭菌效果也更好等优点. 但是, 对于脉冲放电的放电机 理, 放电模式, 及脉冲参数(上升沿和下降沿、重复频率、脉冲宽度等)对放电效果的影响, 现在的研究还非常 有限, 且很零散. 这一方面是由于大气压放电诊断本身就很困难, 另一方面, 由于脉冲放电快速的时空演化 过程进一步加大了对其诊断的难度. 再者, 对其研究还受到脉冲电源参数的限制. 本文对国际上大气压脉冲 放电等离子体最新研究的代表性研究成果做了一个综述, 并对今后的研究方向提出了几点建议. 关键词 大气压等离子体, 脉冲放电等离子体, 非平衡等离子体, 介质阻挡放电 PACS: 52.80.-s, 52.80.Hc, 52.80.Mg, 52.80.Tn, 52.50.Dg 1 引言 行处理, 因此它在低气压下是无法进行的. 但另一方面, 与低气压放电相比, 由于大气压放 近年来, 大气压非平衡等离子体由于其特有的 电的气体压力高, 从非平衡等离子体很容易向热平 优势及其巨大的应用前景受到了人们格外的关注. 衡等离子体转换, 它的转化时间非常短. 为了产生大 一方面, 大气压非平衡等离子体去除了昂贵且极其 尺度非平衡大气压等离子体, 通常采用两种方法, 一 繁琐的真空系统, 使得它的应用成本大大降低, 例如 种方法是采用微放电阵列来增加表面-体积比, 从而 材料的表面改性, 医疗仪器设备的杀菌消毒等[1~11] . 使放电远离热动力学平衡; 另一种方法是采用脉冲 另一方面, 由于它是在周围的大气中进行放电, 这使 激发, 使放电的时间比不稳定性发展所需要的时间 得原来无法实现的一些应用也变为现实, 其中一个 还短, 从而避免不稳定的发展. 采用脉冲激发又可以 非常重要的应用是等离子体医学方面的应用. 由于 由多种不同方式来实现, 一种是直接采用脉冲高压 等离子体医学是利用等离子体对动物或人体直接进 来放电产生等离子体, 这通常要求脉冲电压的宽度 引用格式: 卢新培, 严萍, 任春生, 等.