介质阻挡惰性气体放电特性和属性有哪些？

在各类工作气体当中，惰性气体是很容易在大气压下获得介质阻挡均匀放电的，采用平行板结构金属圆电极，可以对介质阻挡惰性气体放电特性和属性进行研究。研究所用电极直径50mm，两个电极上各覆盖一片厚度为1mm的石英玻璃，其相对介电常数为3.9，气体间隙为5mm。电极与阻挡介质安放在放电室内，放电室先被抽真空至5Pa以下，然后充入高纯度的氦气或者氖气、氩气。

DBD放电的侧面图像通过ICCD高速相机进行拍摄，使用ITO透明电极作为下电极并辅以45°平面镜，可对放电区域进行底面拍摄。上图给出了测量的外加电压Va、放电总电流i与计算得到的气隙电压Vg波形，其中准正弦虚线是外加电压波形；细实线是电流波形。从图中可看到，外加电压每半个周期内有一个电流脉冲，这是大气压下介质阻挡均匀放电的典型特征之一。

在研究放电机理时，气体间隙上的电压Vg是人们更关心的参量；然而由于阻挡介质的存在，我们无法直接测量气隙上的电压。使用测量到的外加电压Va和放电电流i，结合DBD的等效电路，可计算得到Vg。根据测量到的外加电压Va和放电总电流i计算出气体间隙上的真正电压Vg，以及流过气体间隙的运流电流id。Vg的计算公式如下：

其中，Vm(to)表征to之前的放电在介质表面积累电荷的影响。在计算中取Vm(to)使得Vm(t)在一个外加电压周期内的均值为0，即介质没有自极化。

氦气放电中位移电流远小于运流电流，因此运流电流与测量的总电流近似相同，不再单独计算。气隙上电压Vg随着外加电压Va的增加而升高，然后随着气隙的放电迅速下跌。这个拐点对应气体间隙的击穿电压。

在验证放电的空间均匀性时，可以在放电电流峰值附近拍摄曝光时间为10 ns的放电图像，得到上图所示放电侧面图像，发现放电没有明暗相间的放电细丝，说明这种放电在空间上是均匀的，因此在大气压氦气中比较容易得到的这种放电是一种均匀放电；同时在上图中还可观察到瞬时阴极附近有一个亮度较高的发光层，这是辉光放电的典型特征，因此可以断定，大气压氦气放电属于辉光放电。

氖气放电的电压、电流波形和侧面发光图像如上图所示，电源频率约33kHz，气隙厚度6mm，上方是阳极，下方是阴极。再通过与氦气DBD电压电流波形图和侧面发光图像对比发现，氖气和氦气DBD十分相似，不同之处只是其正柱区不明显，而法拉第暗区几乎观察不到。

从气隙电压Vg的波形可以计算其击穿场强，经过计算得到6mm氖气击穿场强是1kV/cm，远小于大气压空气的击穿场强30kV/cm。如此之低的击穿场强是大气压氦气和氖气实现均匀放电的保证。

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