第２４卷第３期
２０１２年３月
文章编号：强ＨＩＧＨ激光与粒子束Ｖ０１．２４，Ｎｏ．３ＰＯＷＥＲＬＡＳＥＲＡＮＤＰＡＲＴＩＣＬＥＢＥＡＭＳＭａｒ．。２０１２１００１—４３２２（２０１２）０３—０５９７—０５
１２０ｋＶ下常压空气纳秒脉冲电晕放电特性。
邵涛“２，许家雨“３，马浩“３，徐蓉“２，严萍１。
２．中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室，北京１００１９０章程“２，（１．中国科学院电工研究所．北京１００１９０；
３．中国科学院研究生院．北京１０００３９）
摘要：使用上升沿１５ａｓ，脉宽３０～４０ｎｓ的重复频率纳秒脉冲电源对１２０ｋＶ下大气压空气中管一板电
极结构电晕放电进行了实验研究．通过电压电流测量，放电图像拍摄和ｘ射线探测分析了纳秒脉冲电晕放电
特性。结果表明：纳秒脉冲电晕放电中存在ｘ射线辐射，但辐射强度较弱．ｘ射线辐射计数随着气隙距离的增
大而减少，随着脉冲重复频率的增大而增多；放电空间的残余电荷加强了下一个脉冲到来时的局部电场．从而
导致高重复频率下易于出现分散的电晕通道。
关键词：纳秒脉冲；电晕放电；常压空气；脉冲重复频率ｌ
文献标志码：ＡＸ射线中圈分类号：ＴＭ８９；ＴＭ２１３ｄｏｉ：１０．３７８８／ＨＰＬＰＢ２０１２２４０３．０５９７
大气压空气等离子体由于能够在常温常压下产生．且电子具有足够高的能量使反应物分子激发、离解和电离，使许多通常在此温度下无法发生或需要极其苛刻的条件才能进行的反应容易发生，因此在表面处理、生物医学杀菌消毒、航空器气流控制和辅助燃烧等领域应用广泛“－ｓ】。但在大气压下，空气中的放电极易过渡到火花放电［６］。虽然一些应用中需要火花放电来辅助点火或利用热效应来提高化学反应，但更多应用需要获得大面积、低能耗及高化学活性和反应效率的低温等离子体‘７－１ｏ］。近年来，利用重复频率纳秒脉冲放电的快上升沿和高折合电场强度来激发低温等离子体逐渐成为民用脉冲功率技术发展的热点”“”。Ｍａｃｈｅｒｅｔ等人通过实验和仿真研究了重复频率纳秒脉冲放电中空气等离子体的特性，获得了大面积辉光放电，计算得到的电子能量为１００ｅＶ［１“。Ｐａｉ等人研究了加热空气的纳秒脉冲放电，在加热至１０００Ｋ的大气压空气重复频率纳秒脉冲放电中发现了类电晕放电、似弥散放电和类丝状放电３种不同模式口“。Ｔａｒａｓｅｎｋｏ等人研究了大气压空气中极不均匀电场下的窄脉冲放电特性。获得了大面积似均匀的弥散放电，但随着气压或者间隙距离的变化．也会出现丝状放电Ｄ６］。Ｎｇｕｙｅｎ等人研究了线一管结构电晕放电的特性，通过高速摄影对放电流注发展过程进行了诊断，发现了主放电和二次放电现象，二次放电发生时探测到的ｘ射线能量范围为１０～４２ｋｅＶ，高能电子产生在阳极附近区域““。我们采用上升沿２５ｎｓ、脉宽４０ｎｓ的单级磁压缩脉冲源激励常压空气放电，发现了电晕、弥散和丝状放电模式［１“。本文基于半导体断路开关（ｓＯｓ）的重复频率纳秒脉冲电源，开展１２０ｋＶ下纳秒脉冲电晕放电的实验研究。
１实验装置
实验系统如图１所示［１…。电源采用基于
ＳＯＳ的电感储能型重复频率纳秒脉冲功率源
ＳＰＧ２００Ｎ，输出脉冲极性为负，脉冲上升时间
约１５ｎｓ，脉宽为３０～４０ｎｓ，脉冲重复频率
（ＰＲＦ）为１～１
３００
１２０００Ｈｚ，电压可调范围为０～ｋｖ。实验中的电极采用管一板结构，直径
Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｖｉｅｗｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｅｔ—ｕｐｍｍ，管壁厚度为ｌｍｍ，地电极采用０．０５
ｍｍ×１２０ｍｍ的黄铜箔片，面积为８０ｍｒｆｌ。箔图１实验系统示意图
＊收藕日期：２０１１－１１－０ｌ‘修订日期：２０１１－１２－０４
基金项目：国家自然科学基金项目（５０７０７０３２，１１０７６０２６．５１００７０８７１?国家９７３计划项目；高分子材料工程国家重点实验室开放课题
（ＫＦ２０１１０３）
作者简介：章程（１９８２一）．男．博士．助理研究员．主要研究方向为放电等商子体应用｛ｚｈａｎｇｃｈｅｎｇ＠ｍａｒｌ．ｉｃｅ．ａｃ．ｃｎ。
通售作者：邵涛（１９７７一）．男．博士。剐研究员，主要研究方向为高电压技术．脉冲功率技术和艘电等离于体应用Ｉｓｔ＠ｍａｉｌ．ｉ皑ａｃ．ｃｎ。万方数据
久久建筑网m.kkreddy.com提供大量：建筑图纸、施工方案、工程书籍、建筑论文、合同表格、标准规范、CAD图纸等内容。