大气压DBD等离子清洗机氮气均匀放电怎样获得？

大气压下DBD等离子清洗机均匀放电又称为大气压下准辉光放电，一直以来都是大气压DBD研究的重要方向，在以往关于大气压DBD的介绍中，通常都是使用氦气来做相关的实验及说明的，那么大气压氮气DBD均匀放电又是怎样获得的呢？首先我们需要了解到的是，与氦气相比，等离子清洗机要想在大气压环境中实现氮气均匀放电的难度相对较大，只能在较短的气隙中实现。因此，我们在氮气DBD放电实验中，我们可以大致沿用氦气实验的装置，但需要将气隙长度缩短为2mm。

整个实验过程需要先将放电室抽真空至5Pa以下，然后充入纯净的氮气（99.999%)，并且维持一定流速的纯净氮气流，如30cm/s。设计吹气系统和抽气系统以动态维持放电室的气压在一个大气压。质量流量计控制流速范围为0~30slm(标准升/分钟），对应间隙内的气流速度为0~167cm/s。

上图是外加电压幅值为12kV、频率3kHz时得到的典型的外加电压与放电总电流的波形图。从图中可以看出，外加电压为准正弦波形；每半个电压周期中有一次放电，电流脉冲的幅值约为4.5mA，半高宽约为50μs。

以上是从气体间隙的侧面所拍摄的放电图像，从图中可以看出，间隙中靠近瞬时阳极的阻挡介质附近有一个薄薄的发光层，没有明暗相间的放电细丝。结合两图所示的电流波形与放电图像，我们可以判断该条件下获得的放电为一种均匀放电。

通过改变外加电压Va或关闭纯净氮气流的不断吹入等方式，我们又能够比较容易地得到下图所示的大气压氮气DBD等离子清洗机丝状放电的典型波形图和放电图像非均匀放电。可以看到这种放电与均匀放电有明显的差异。当放电剧烈时，大量的放电细丝此起彼伏，会给人的肉眼或长时间曝光的相机造成等离子清洗机均匀放电的假象，其实质则是丝状放电。

下图是按照彭宁电离公式计算后得到的气隙电压和运流电流波形图。由于氮气中DBD均匀放电的强度比较弱，所以不能忽略了位移电流，也就是说不能像氦气中那样把测量到的总电流近似作为运流电流。从下图中可读出运流电流的幅值、半高宽等信息。气隙电压Vg如图中粗实线所示，可以看出它与氦气中的气隙电压Vg有明显的差异：氮气DBD等离子清洗机均匀放电在间隙放电过程中没有下跌反而随着放电过程继续升高；同时随着Vg的持续升高电流反而很快衰减并熄灭了，这些现象称之为“反常熄灭”，也将在之后的文章中再与大家共同探讨。

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