[发明专利]一种利用外加电场实现气体放电均匀化的装置

说明书

本发明公开了一种利用外加电场实现气体放电均匀化的装置，属于气体放电研究应用技术领域，包括：平行平板电极、用于提供外加电场的电极、第一高压电源及第二高压电源；平行平板电极包括：导电板、绝缘板及金属箔；金属箔固定在绝缘板的一个表面；导电板和绝缘板通过限位块固定，且导电板镀有导电膜的表面与绝缘板固定有金属箔的表面相背；所述用于提供外加电场的电极安装在导电板和绝缘板之间；第一高压电源的一端与导电板的导电膜电性连接，另一端与绝缘板上的金属箔电性连接；第二高压电源的两端分别与用于提供外加电场的电极两端电性连接；该装置能够更简单便捷地“擦除”气体放电空间中的非均匀部分，从而实现气体放电的均匀化。

技术领域

本发明属于气体放电研究应用技术领域，具体涉及一种利用外加电场实现气体放电均匀化的装置。

背景技术

气体放电是一种典型的产生非平衡态低温等离子体的系统。一般是采用相隔一段距离的两个平行平板电极，加以高电压，气隙中的游离电子在电场的作用下加速并与中性粒子发生碰撞，使其电离，从而形成气体的击穿。在气体击穿放电过程中，除了电子与中性粒子的碰撞电离过程，还伴随有二者的碰撞激发过程。当电子能量不足够高时，与中性粒子碰撞后，不足以使其电离，但可使其跃迁至激发态，激发态粒子不稳定，会以发射光子的形式跃迁回基态，因而气体放电过程是伴随有发光的，从而有利于对放电现象的观察。

气体放电依据pd值(气压p与放电间隙d的乘积)大小可分为汤森、辉光、流光三种模式。汤森放电工作于很低的pd值下，表现为发光亮度极弱的均匀放电。pd略高时，放电会由汤森模式过渡到辉光模式。辉光放电发光较为明显，但亮度较弱也较为弥散。辉光放电可以是均匀态，但在许多条件下，表现为非均匀的弥散放电或斑图态放电。流光放电工作于更高的pd值下，放电强度与亮度最强，不存在均匀态，气体以流光模式击穿后，在放电区域会形成许多细小而明亮的放电通道，一般称为流光放电丝。这些放电丝可以是无规则排列并伴随随机游走运动，也可以规则排列形成斑图态结构。

实际上，非均匀态的放电是更为一般、更为常见的放电状态。这是由于，在实际的放电空间中，微观参量不可能在所有位置时刻保持均匀。例如，在放电空间中的某个位置处，存在一个瞬态的局域扰动，这种扰动可能来源于空间的电荷积聚、电极表面的电荷沉积、电极表面的微小不平整性或附着的微小杂质。当对电极施加电压并提升至气体击穿阈值时，便会在该位置产生一个局域非均匀的强放电，而在许多条件下，例如较高气压、较大气隙间距下，放电的局域非均匀性极易得到增强并逐渐向两侧发展开来，最终形成整个放电区域的非均匀态或斑图态。

尽管非均匀态或斑图态的气体放电形式也有其在一些专业领域的特定用途，但均匀气体放电具有更贴近我们实际生活的应用价值，例如制造光源、臭氧生成、环境治理、材料表面处理等。并且，均匀气体放电在这些应用中的工作效率要远高于非均匀放电。作为一种贴近实际生活的应用技术，我们当然希望该技术能实现于大气环境下以便于操作与掌控，即实现大气压辉光放电或大气压汤森放电。然而，如前所述，汤森与辉光模式的气体放电工作于较低的pd值下，若气压条件为大气压，则需要放电间隙非常小，这是非常难以实现的。并且单纯通过减小放电间隙的方式也很难实现大面积的均匀放电，这极大地阻碍了该技术的研发与应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种利用外加电场实现气体放电均匀化的装置，该装置对于辉光与流光两种模式下非均匀放电的均匀化均有效，能够更简单便捷地“擦除”气体放电空间中的非均匀部分，从而实现气体放电的均匀化。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种利用外加电场实现气体放电均匀化的装置，包括：平行平板电极、用于提供外加电场的电极、第一高压电源及第二高压电源；

所述平行平板电极用于产生介质阻挡放电，包括：导电板、绝缘板、金属箔及限位块；

所述导电板为在绝缘的基板的一个表面镀上一层导电膜形成，导电板上加工有第一通孔；