[实用新型]一种介质阻挡放电中表面电荷动态分布测量装置

说明书

本实用新型公开一种介质阻挡放电中表面电荷动态分布测量装置，属于介质阻挡放电领域，涉及介质阻挡放电电极结构设计，它包括放电单元、玻璃腔体、放电单元固定部件和放电装置支撑部件；所述放电单元由高压电极、测量电极、地电极和表面电荷测量单元以及一些绝缘件构成，这些部件通过螺栓紧密固定在一起；所述玻璃腔体上开有两个观察窗，便于对放电中产生的表面电荷、放电光谱以及放电图像进行观测；所述放电单元固定部件用于将放电单元固定在玻璃腔体上；放电装置支撑部件用于对整个放电装置进行支撑。本实用新型具有体积小和测量误差小等优势，在测量介质阻挡放电中表面电荷动态分布的同时，还可以对其它相关放电参数进行准确测量。

技术领域

本实用新型属于介质阻挡放电领域，涉及一种介质阻挡放电中表面电荷动态分布测量装置。

背景技术

目前，平板电极结构下的介质阻挡放电是产生低温等离子体的重要方式。实际的工业应用需要介质阻挡放电工作在均匀放电模式下，进而产生大量均匀的等离子体或对材料表面进行改性而不对材料造成损伤。介质阻挡放电在低气压下很容易实现均匀放电，但由于实现低气压所需的额外设备会增加实际工业应用的成本，因此研究实现大气压下介质阻挡均匀放电的有效途径及其产生机理对于工业应用具有重要意义。

表面电荷对介质阻挡放电的放电形态和均匀性具有重要影响。表面电荷效应的研究是大气压介质阻挡均匀放电研究的重要方面。在表面电荷效应的研究中，需要测量表面电荷动态分布，同时还要对放电光谱、放电图像和放电电流等多种放电参量进行测量。利用平板电极进行介质阻挡放电时，平板电极之间的平行度对表面电荷观测影响较大，因此在观测放电中表面电荷动态分布时，电极结构的平行度需要达到很高的精度。此外，很多科研人员将设计的放电结构放于金属腔体内进行放电实验，通过腔体的窗口观测放电过程中的光谱和放电图像等信息。由于电极在腔体内和窗口有较大的距离，因此观测到的光强会受到较大影响。某些放电形态下，放电电流脉冲的脉宽只有几十纳秒，采用一般的电流线圈或电阻进行电流测量误差较大。为了对放电机理进行深入研究，整个装置还要能够对电极结构侧面和地面的放电图像以及放电过程中的发射光谱进行观测。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足以及研究的具体需求，本实用新型的目的在于提供一种介质阻挡放电中表面电荷动态分布测量装置，在测量介质阻挡放电中表面电荷动态分布的同时，还可以对放电电流波形、侧面和底面的放电图像以及放电过程中的发射光谱进行准确测量。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案。

一种介质阻挡放电中表面电荷动态分布测量装置，包括放电单元、玻璃腔体、放电单元固定部件和放电装置支撑部件；所述放电单元由高压电极、测量电极、地电极和表面电荷测量单元以及绝缘固定部件构成，固定部件按照高压电极固定部件、表面电荷测量单元固定部件、绝缘件和地电极的顺序，通过由绝缘材料做成的螺栓紧密固定在一起，表面电荷测量单元与绝缘件直接接触，并由表面电荷测量单元固定部件进行固定，表面电荷测量单元固定部件与绝缘件胶合在一起，测量电极通过与绝缘件的过盈配合进行固定；所述玻璃腔体上开有进气口、出气口，便于通入气体放电用的惰性气体，玻璃腔体上开有两个观察窗，便于对放电中介质的表面电荷、放电光谱以及底面和侧面的放电图像进行观测；所述放电单元固定部件用于将放电单元固定在玻璃腔体上；放电装置支撑部件用于对整个放电装置进行支撑。

玻璃腔体上的观察窗的材料为石英玻璃，观察窗的固定利用盖板实现，玻璃腔体上安装有航空插头，用于电流测量线和地线的引出，玻璃腔体上的进气口的中心正对放电间隙，玻璃腔体上的侧面观察窗的中心正对放电单元气体间隙，底面观察窗的中心和放电单元底面中心重合。

放电单元中的表面电荷测量单元由BSO晶体、BK7玻璃和ITO透明电极构成，放电单元中的绝缘件均采用尼龙材料做成，放电单元和玻璃腔体耦合在一起，放电单元固定部件将放电单元固定在玻璃腔体内，放电单元的底部不和玻璃腔体发生接触。

放电电流的测量通过测量四个中心对称放置的并联电阻两端的电压来实现。