可见光对氦气射流延时的影响

首先介绍单色光对等离子体射流的放电延时的作用。这里采用双环电极的射流装置，高压电极和地电极包裹在放电管外面，高压极和地电极的距离为18mm，实验装置如图2.5.2（a）所示。光电倍增管放置在如图所示的位置，用来检测放电击穿时刻。

图2.5.2　可见光对等离子体射流击穿延时的影响实验[19]

（a）实验装置图；（b）击穿延时测量示意图

击穿延时的测量方法如图2.5.2（b）所示，根据PMT的信号和施加的电压脉冲的信号计算tdelay，其中PMT信号用来检测击穿过程。需要说明的是，为尽可能排除外界干扰，该实验在黑暗环境下进行，且每个数据点都重复测量20次。

关于可见光对射流击穿的延时，这里分别给出了在不同放电管的尺寸、材料及气体流速条件下单色光对放电的影响，实验时选择404nm的蓝色激光作为激励源，99.999%He作为工作气体，电压、频率和脉宽的参数分别为8kV、8kHz、2μs。图2.5.3（a）为采用不同尺寸及材料的介质管作为放电管时，放电延时在无外加光和404nm蓝色激光照射条件下的变化情况。其中放电管的尺寸及材料的详细参数如表2.5.1所示。图2.5.3（b）为采用内径1mm，外径3mm的石英管（即4号介质管），不同气流速度时可见光对放电延时的结果。

(www.xing528.com)

图2.5.3　有无404nm激光照射时，射流的击穿延时[19]

（a）不同介质管尺寸及材料；（b）不同气体流速

表2.5.1　射流装置使用的介质管尺寸及材料[19]

从图2.5.3（a）中可以发现404nm蓝色激光可以有效地缩短放电延时，加404nm的光照射后，所有放电管对应的放电延时缩小1到5个数量级。需要说明的是2号放电管，在图中并未给出不加光照射时的放电延时，这是由于不加外加光时，其放电延时大于5min。2号放电管采用聚四氟乙烯材料，这说明聚四氟乙烯材料不利于放电，但是加光后放电延时显著缩短。通过对比1号和3号管，这两个放电管有相同的壁厚，当无外加光时，其放电延时几乎相等，但是加404nm光照射后，3号管的放电延时比1号管小3个数量级。所以，当壁厚相等时，较大的内径能够使404nm光对放电延时的缩短作用更显著。4号管和5号管有相同的外径，但是壁厚不同，当无外加光时，壁厚较厚的4号管难放电，而壁厚较小的5号管放电更容易，但是加光后，两个管的放电延时几乎相等。

从图2.5.3（b）可以看出，不加外加光源照射时，等离子体射流的击穿延时在不同流速下的差别不大，基本都是在105ms量级，施加404nm的可见光照射后，不同流速下的击穿延时在10～102ms量级，它们的击穿延时也没有太大差别。由此可见，可见光对放电延时的影响不受气流速度的影响。根据上述结果可以得出结论：可见光对放电延时有明显地减小作用，能够促进击穿的发生，这种促进作用在放电管选择较大内径和适当的材料时会得到加强。