浅析纳秒脉冲DBD放电等离子体实验装置

大气压双极性高压纳秒脉冲DBD实验装置分为五个部分，即纳秒高压脉冲电源、等离子体反应器及电极、发射光谱测量系统、电学特性测量系统和配气系统，实验装置示意图如下图所示。

通过采取三种极性的高压纳秒脉冲电源，即单极性正脉冲高压电源、单极性负脉冲高压电源，以及双极性脉冲高压电源。三种电源均采用了火花隙开关结构，输出脉冲电压上升沿约为20ns，脉宽为80ns左右，输出最高脉冲峰值电压约为45kV，脉冲的重复频率在0~400Hz之间连续可调。下图代表正脉冲高压电源、负脉冲高压电源和双极性脉冲高压电源的输出电压波形。实验中电极结构采取板-板电极结构，放电电压和放电电流波形通过示波器、高压探头和电流探头进行测量，为了减小放电对测量系统及其他仪器设备的干扰，脉冲电源置于双层屏蔽箱内，电源、放电反应器、屏蔽箱外壳等牢固接地。

由于放电回路中存在容性器件，所以在脉冲的第一个峰结束后，高压端存储电荷并不能完全释放，而是在第一个脉冲结束后仍存在多个纳秒级的振荡脉冲，该振荡持续一段时间后降至零点附近。下图为负脉冲高压电源的输出电压波形，通过与正脉冲高压电源的输出电压波形进行对比，能够得出正脉冲高压电源和负脉冲高压电源除极性不同外，输出电压和放电电流波形较为相似。