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文 献 综 述
一、研究目的与意义：
介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge，DBD)是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电又称介质阻挡电晕放电或无声放电。介质阻挡放电能够在高气压和很宽的频率范围内工作，通常的工作气压为10～10000。电源频率可从50Hz至1MHz。电极结构的设计形式多种多样。在两个放电电极之间充满某种工作气体,并将其中一个或两个电极用绝缘介质覆盖,也可以将介质直接悬挂在放电空间或采用颗粒状的介质填充其中，当两电极间施加足够高的交流电压时，电极间的气体会被击穿而产生放电，即产生了介质阻挡放电。在实际应用中，管线式的电极结构被广泛的应用于各种化学反应器中，而平板式电极结构则被广泛的应用于工业中的高分子和金属薄膜及板材的改性、接枝、表面张力的提高、清洗和亲水改性中。
介质阻挡放电能够在常温常压下产生大面积、高能量密度的低温非平衡等离子体，易于实现大规模连续化工业运行，近年来成为国内外研究的热点之一，被广泛用于臭氧发生器、高功率CO2激光器、紫外准分子灯和材料表面改性处理等工业领域。由于DBD在产生的放电过程中会产生大量的自由基和准分子，如OH、O、NO等，它们的化学性质非常活跃，很容易和其它原子、分子或其它自由基发生反应而形成稳定的原子或分子。因而可利用这些自由基的特性来处理VOCs，在环保方面也有很重要的价值。另外，利用DBD可制成准分子辐射光源，它们能发射窄带辐射，其波长覆盖红外、紫外和可见光等光谱区，且不产生辐射的自吸收，它是一种高效率、高强度的单色光源。在DBD电极结构中，采用管线式的电极结构还可制成臭氧O3发生器。在实际应用中，根据不同的生产条件和生产目的，DBD反应器工作在不同条件下，因此研究不同条件下DBD的放电特性对优化其反应器设计、提高放电效率以及实现DBD等离子体的大规模工业应用具有重要意义。
二、放电机理以及DBD的影响因素
介质阻挡放电通常是由正弦波型(sinusoidal)的交流(alternating current, AC)高压电源驱动，随着供给电压的升高，系统中反应气体的状态会经历三个阶段的变化，即会由绝缘状态(insulation)逐渐至放电(breakdown)最后发生击穿。当供给的电压比较低时，虽然有些气体会有一些电离和游离扩散，但因含量太少电流太小，不足以使反应区内的气体出现等离子体反应，此时的电流为零。随着供给电压的逐渐提高，反应区域中的电子也随之增加，但未达到反应气体的击穿电压(breakdown voltage; avalanche voltage)时，两电极间的电场比较低无法提供电子足够的能量使气体分子进行非弹性碰撞，缺乏非弹性碰撞的结果导致电子数不能大量增加，因此，反应气体仍然为绝缘状态，无法产生放电，此时的电流随着电极施加的电压提高而略有增加，但几乎为零。若继续提高供给电压，当两电极间的电场大到足够使气体分子进行非弹性碰撞时，气体将因为离子化的非弹性碰撞而大量增加，当空间中的电子密度高于一临界值时及帕邢(Paschen)击穿电压时，便产生许多微放电丝(microdischarge)导通在两极之间，同时系统中可明显观察到发光(luminous)的现象此时，电流会随着施加的电压提高而迅速增加。
影响介质阻挡放电的因素有很多:如外加电压幅值、阻挡介质材料性质、间隙距离电极形式、放电气体种类等。
三、实验装置和电气参数
描述DBD的模型主要有物理模型和电气模型2种。物理模型主要考虑放电空间粒子过程及边界条件，是基于流体力学方程而建立起来的，这一模型建模复杂，故研究者主要用其研究DBD的放电机理及特性。而DBD的电气模型则是基于对DBD的放电过程等效的基础上建立起来的，反映了DBD反应器结构与放电参量之间的关系。与流体力学模型相比，DBD的电气仿真模型建模较为方便，更适合于研究DBD反应器结构与放电电气参量之间的关系，其计算的工作量小，计算时间短，因此研究人员越来越多地采用这种模型来优化DBD等离子体反应器设计。他们建立了由可变电阻器、齐纳二极管和可控硅开关控制的变阻器等组成的可反映放电过程的DBD等效电气模型，并用这些模型优化DBD等离子体反应器设计。
典型的DBD 实验布置。用电容分压器测量外加电压;在电流回路中串联50 Ψ的电阻以间接测量放电电流;用ICCD 高速相机拍摄放电图像。
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