（6）极端不平衡放电：脉冲放电特性所决定。
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介质阻挡放电空间的电场分布
如图所示的放电位型，两层介质和一层气体间隙， 介质层厚度为ld, 气体间隙为lg 采用平行板电场近似，介质内和气体隙内的电感应 强度是连续的
Dd d Ed Dg g Eg
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如果施加的电压为V
V 2ld Ed lg Eg
Ed V g l g d 源自ld g1111
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介质阻挡放电的条件：
(1) 交流电压产生交流电场，50Hz—1MHz
(2) 气压范围宽阔0.1atm-10atm. (3) 放电间隙通常不大，看似仍然服从帕邢定律
介质阻挡放电的形态：
(1) 虽然宏观看似均匀，实际上是大量微小的流光放电状态。 (2) 微小放电是脉冲的，持续时间为10ns一下。认定为流光. (3) 微放电脉冲在空间是均匀分布的，有时出现规则分布，斑 图现象 (4) 微放电的尺寸为0.1mm以下，电流密度很大1001000A/cm2, 这也是判定为流光放电的依据之一。 USTC ABCD Lab 12 (5) 微放电在电极表面扩展为几个mm的表面放电。
等离子体的分类
1、按等离子焰温度分： （1） 高温等离子体：温度相当于108~109 K完全电离 的等离子体，如太阳、受控热核聚变等离子体。
（2）低温等离子体： 热等离子体：稠密高压（1大气压以上），温度103~105 K，如电弧、高频和燃烧等离子体。
冷等离子体： 电子温度高（103~104K）、气体温度低,
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为什么出现介质阻挡放电形式？
（1）高气压下，击穿通道很集中，局部密度很高，产 生不稳定（重复性不高，发生位置不稳定）和空间不 均匀。 （2）抑制流光放电的途径：截断流光通道 （3）电极因素很重要，电极发热消耗功率很大。 （4）高频条件下，击穿条件温和。 （5）介质层的分割，可以实现不同气体的同时放电。
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介质阻挡放电的电极结构
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在大气压下（105Pa），这种气体 放电呈现微通道的放电结构，即通过 放电间隙的电流由大量快脉冲电流细 丝构成。电流细丝在放电空间和时间 上都是无规则分布的。这种电流细丝 也称为微放电。每个微放电的时间过 程都非常短促，寿命不到10ns，而电 流密度却很高。在介质表面上微放电 扩散成表面放电，这些表面放电呈现 明亮的斑点，大的可达几个毫米。 USTC ABCD Lab
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低温等离子体的发生技术
• 直流辉光放电 • 低频放电等离子体 • 高频放电等离子体 • 非平衡大气压等离子体放电 • 介质阻挡放电
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介质阻挡放电
• 介质阻挡放电是有绝缘介质插入放电空间的一种 气体放电。介质可以覆盖在电极上或悬挂在放电 空间。这样当在放电电极上施加足够高的交流电 压时，电极间的气体即使在很高的气压下，也会 被击穿而形成所谓的介质阻挡放电。 • 这种放电看似均匀稳定，但实际上它有大量细致 的快脉冲放电通道,通常放电空间的气体压强为 104Pa- 105Pa或更高。
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介质阻挡放电的宏观特点：
(1)放电是交流放电，没有直流导电通道
(2)放电形态是分布于放电空间内，不会局域于某个 放电通道上，形成类似于辉光的状态。弥漫、稳定、 无声。早期称为无声放电 (3)放电分布于介质外围的放电空间内。
(4)很大的气压范围内都可以发生。辉光放电只是在 低气压下发生，高气压下是火花、电晕或电弧状态
(5)介质的存在阻断了击穿通道（流光击穿通道）的 形成，不能形成火花或者电弧。
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介质阻挡放电的应用
介质阻挡放电（DBD）能够在大气压下产生大 体积、高能量密度的低温等离子体，不需要真空设 备就能在室温或接近室温条件下获得化学反应所需 的活性粒子。广泛应用于臭氧发生和DBD等离子体 材料表面改性等方面。
如稀薄低压辉光放电等离子体、电晕放电等离子体、 DBD介质阻挡放电等离子体、索梯放电等离子体等。
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等离子体的分类
• 2、按等离子体所处的状态： （1）平衡等离子体：气体压力较高，电子 温度与气体温度大致相等的等离子体。如 常压下的电弧放电等离子体和高频感应等 离子体。
（2）非平衡等离子体：低气压下或常压下， 电子温度远远大于气体温度的等离子体。 如低气压下 DC辉光放电和高频感应辉光放 电，大气压下DBD介质阻挡放电等产生的冷 USTC ABCD Lab 2 等离子体。
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介质阻挡放电的机制
• 这个电场将会向阴极传播。在传播过程中原子和 分子得到进一步的电离，并激励起向阴极传播的 电子反向波。这样一个导电通道能非常快的通过 放电间隙而造成气体的击穿。 • 当气体被击穿，导电通道建立后，空间电荷在放 电间隙间输送，并积累在介质上。这时介质表面 电荷将建立起电场，直到将原来的外加电场削弱 为零，以至于中断了放电电流。
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空气中微放电在介质表面斑点的照片
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介质阻挡放电的机制
• 当电极两端加上交流电压时，在半个周期 内，可以认为是直流放电。在第一个电子 雪崩通过放电间隙的过程中出现了相当数 量的空间电荷。他们聚集在雪崩头部。
由于电子运动速度快，电子 集中在雪崩的球状头部，正 离子滞后于电子而在雪崩的 后部。这样就产生了一个自 感电场叠加在外电场上，同 时对电子产生影响。
微放电的伏安特性 （1）微放电电流表 现为大量电流脉冲 （2）正负放电半周 内均出现放电。 （3）存在击穿阈值 （4）通常情况下， 电流脉冲的出现不是 均匀的，电流大小也 是随机的 （5）正负半周的微 放电不是对称的。 USTC ABCD Lab
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微放电的时间特性; (1)持续时间很短， ns级。与气体种 类有关 (2)电流脉冲的幅度 也是不同的。 (3)脉冲的上升和下 降行为不同。也 与气体种类有关