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大气压辉光放电是一种热力学非平衡放电,其产生的等离子体温度低,并且在大气压下即可实现,因此在未来工业生产中具有广泛的应用前景。大气压射频辉光放电是当前实现大气压辉光放电的主要形式之一,具有气体击穿电压低和产生的等离子体密度高等优点。为了满足未来工业化应用的要求,需要获得更高效的大气压射频辉光放电,也即高强度均匀辉光放电,但放电强度的提高会导致放电模式的转变,即由均匀稳定的α放电模式转变为不稳定的γ放电模式。本文主要通过实验的方法,讨论了在大气压射频辉光放电中的稳定性问题。具体内容概述如下:
1.首先通过比较氩气中射频激发频率为6.78和13.56MHz下大气压射频辉光放电的电流-电压特性,说明了放电过程的模式转变现象及其与射频激发频率的关系。进一步研究了激发频率在5-24MHz范围内放电工作在均匀稳定的α模式下的工作范围,并解释了其中模式转变的机理。研究表明,我们可以采用提高激发频率的方法来增强放电的稳定性。此外,我们还通过比较6.78、13.56和20.34MHz激发频率中放电在α模式下750nm处的发射光谱强度及对应的气体温度,表征了不同激发频率下的等离子体活性和特性。
2.采用脉冲调制射频功率技术,系统研究了调制脉冲特性对放电特性的影响。实验在氦气大气压条件下开展,射频频率固定在13.56MHz。通过实验研究检测电流电压主要表征了在不同调制脉冲频率(100kHz-900kHz)和脉冲占空比(10%-90%)情况下,放电击穿电压,稳定放电(α工作模式)的电流电压范围。发现了在特定调制脉冲频率下,放电击穿电压随脉冲占空比降低而提高。而在较高脉冲调制频率下可以采用低脉冲占空比来提高放电稳定性的目的,这也为在大气压条件下获得稳定高效的均匀辉光放电提供了新的技术途径。