DBD介质阻挡放电的演变过程浅析

通过在一个电流脉冲期间，对气隙侧面放电图像的研究，可以对DBD介质阻挡放电的演变过程有一了解。下图所示为大气压氦气介质阻挡均匀放电的一个电流脉冲期间连续拍摄的六幅曝光时间均为20ns的放电图像。若以电流脉冲峰值时刻为时间参考点t=0，则图a-f的拍摄时刻分别为-460ns、-260ns、-140ns、-60ns、0和80ns。

上图反映出，在放电初期，靠近阳极处有一个非常微弱的发光层，而伴随着放电的进行，该亮层逐渐扩展到整个间隙，并且逐渐在靠近阴极的区域形成一个明亮的发光层。这种气隙中放电光强分布的演变过程代表着放电模式的演化过程。当对上图中各放电图像分别横向求均值，得到气隙中放电光强沿轴向的分布，如下图所示，由此便可展开对放电模式演变过程的分析。

1.放电从汤生放电开始

放电前气隙中电场可以近似为均匀电场。在放电起始阶段，放电很弱致使空间电荷场可忽略不计，气隙中电场仍保持均匀分布。气体中电子的平均自由行程反比于气体分子的数密度N，电子的平均动能与约化电场E/N成正比。当气隙中气体密度和电场都是均匀分布时，气隙中各处电子的平均动能是相同的，这也意味着气隙中各处电子的碰撞激发能力相同。因此，气隙中电子越多的地方发光越强，即放电光强分布I(x)正比于电子密度分布ne(x)。在均匀电场中的汤生放电，电子密度可以用如下公式来表示：

其中，x是与阴极的距离；n0是从阴极出发的电子密度。可见，随着与阴极距离的增大，气隙中放电发光强度将指数增大，并在靠近阳极处达到最强。这种汤生放电的光强分布正是我们在侧面放电图像中所看到的。