脉冲频率对大气压非平衡等离子体射流的影响

从实验角度分析，由之前放电所产生的种子电子对放电的影响可以通过调节外施电压脉冲的频率来调控。随着电压频率的改变，脉冲关断的时间随之变化，这种改变影响了电子吸附、复合、扩散、电荷转移等过程，从而影响种子电子密度。然而，在保持脉冲形状和幅值不变的情况下，建立一个大范围频率可调节的脉冲电源在实验上是很困难的。这就是为什么大多数的实验是基于单次放电的结果，只有少部分实验通过调节放电频率来研究种子电子密度对流注特性的影响。这些研究中最大频率只有10Hz，例如，在5Hz的频率下，压强为100mbar的N2放电中，研究者发现，尽管后续放电的流注并不完全遵循与之前放电相同的路径，但种子电子的积累会影响后续放电的形态[122]。

搭建频率大范围可调的脉冲电源难度较大，但是，搭建只有两个脉冲且脉冲时间间隔可以大范围调节的脉冲电源则较容易实现。此外，电子和离子在大气压空气中的寿命很短，因此单个脉冲和一系列脉冲之间的剩余电子和离子的密度差异可能不大。但是，长寿命的活性成分，如亚稳态粒子，有利于电子和离子的生成，在一系列脉冲情况下可能与单个脉冲的差异性较大。基于上述考虑，最近研究者通过调节两个脉冲的时间间隔从200ns增加到40ms，研究了此时第一次放电对第二次放电的影响[50]。

在空气压强为133mbar时，研究者拍摄了不同时间间隔Δt情况下两次放电的照片[50]。所得结果表明，除了放电随机变化外，第一个脉冲产生的放电在所有的Δt下都是相似的。但是第二个脉冲对应的放电随着Δt的变化可以分为几个阶段。当脉冲间隔小于等于600ns时，由第二个脉冲产生的流注从第一个脉冲放电流注的尖端开始推进，这说明在第二个脉冲开始时，之前的流注具有较高的电导率；当脉冲间隔增加到1.8μs时，第二次流注从针电极产生；当脉冲间隔增加到2.8μs时，新的流注通道出现，它们绕开旧的流注通道；当脉冲间隔增加到3.3μs时，出现了更多的新通道，一些新通道沿着旧通道的边缘延伸；当脉冲间隔增加到6.8μs时，它们开始与在第一个脉冲时产生的通道有更多的重叠；当脉冲间隔增加到1ms时，大量的第二个脉冲流注沿着第一个脉冲流注的路径推进；只有当脉冲间隔增加到10ms左右时，第二次放电才完全独立于第一次放电。也就是说，只有当Δt在10ms左右时，第一个脉冲的遗留效应才会完全消失。在这种情况下，电子、离子、亚稳态和其他活性粒子的浓度太低，以至于对第二个脉冲放电没有任何影响。(www.xing528.com)

针对放电的频率效应，还有些问题亟须解答。首先，上述研究只研究了第一个脉冲对第二个脉冲的影响[50]。当放电以连续方式工作时，多次脉冲的叠加效应可能与单次脉冲的效应大不相同。第二，上面所讨论的实验结果是针对气体压强为133mbar的情况，而在一个标准大气压下，流注通道所显示的不同形式对应的脉冲间隔很可能是不同的。