纳秒脉冲等离子体放电

纳秒脉冲放电

纳秒脉冲放电等离子体是指在纳秒脉冲电源激励下放电产生的低温等离子体，其特点是上升沿下降沿陡峭，脉冲宽度窄。上升沿时间是纳秒量级的高压脉冲，脉冲持续时间一般在纳秒至微秒的范围内，短时间内施加高压脉冲能增强放电区域的约化电场(E/N)，迅速产生大量电子等高活性粒子，并且单次脉冲放电时间不足以等离子体热转换，整个放电过程保持室温，有效抑制放电向火花放电过渡，使放电维持在较均匀和稳定的模式下。

现状分析

Mounir 等人使用亚微妙量级的方波脉冲驱动电源，对 He 和 N2混合气体进行均匀放电，发现放电电流在亚微秒量级方波脉冲驱动的电源激励下，比交流电源驱动的APGD 高两到三个数量级，并且更早达到放电峰值。Williamson 分别使用纳秒脉冲高压激励电源和低频交流高压激励电源对大气压沿面介质阻挡放电特性展开对比研究，研究结果表明，放电功率一致时，纳秒脉冲放电产生的臭氧含量远高于交流放电，在纳秒脉冲高压激励电源下能使放电过程产生更高密度的活性粒子。Zhang 在线-筒介质阻挡放电实验室中分别使用交流脉冲电源和高压纳秒脉冲电源，对比结果表明，交流电源的能量损耗是纳秒脉冲电源的 13 倍，同时也发现纳秒脉冲高压激励下产生的活性粒子更丰富。纳秒脉冲放电等离子体技术不仅降低 DBD 的能量损耗，还可提高放电过程的稳定性和均匀性。改变上升沿时间、脉冲宽度和放电重复频率等参数影响放电动力学过程，纳秒脉冲放电的频率是从 Hz 到 k Hz 至 MHz 的宽广范围，当改变等离子体余晖阶段的时间（两次脉冲放电之间的时间间隔）可以改变下次放电的初始条件，从而使放电过程的等离子体产生和反应变得更加可控。

优势及应用

纳秒脉冲电源激励下产生放电等离子体相比其他放电方式有着明显的优势，能在更短的时间内提供更多的能量，易产生高能量活性粒子且具有更高的稳定性、非热平衡性、高效性和能量效率，近些年来受到众多学者的广泛研究，尤其在人工固氮、辅助点火燃烧、废弃物处理、材料表面处理等领域具有广泛的应用前景。