大气压非平衡等离子体射流：首次放电推进模式

对于第一次放电，由于之前没有放电，因此不存在剩余电子的影响。在这种情况下，自然辐射产生的种子电子密度非常低（104cm-3），第一个放电脉冲产生等离子体子弹应该以随机模式推进。实验结果如图5.4.4所示。对于第一个放电脉冲，td在5μs左右。第二个放电脉冲时，它下降到约300ns，并在之后保持不变。从图5.4.4（a）中可以看出，td的抖动比td本身小得多，因此在图5.4.4（b）中给出了不同放电脉冲下td抖动时间的信息。可以清楚地看出，第一次脉冲放电td抖动时间约为1600ns，对于第10万个脉冲，它减小到大约2ns的稳定值。

图5.4.4　不同放电脉冲对应的延迟时间td和延迟时间td的抖动[173]

（a）延迟时间；（b）延迟时间抖动。放电电压为6kV，脉冲宽度为6μs，脉冲频率为4kHz，氦气的流速为1L/min(www.xing528.com)

另一方面，等离子体子弹通常的推进速度约为105m/s。因此，时间2ns抖动对应的空间距离约为0.2mm，远小于该实验的空间分辨率。对于第100个脉冲，td抖动时间约为7ns，对应约0.7mm的空间距离。由此可以得出，等离子体子弹在第一次放电时的推进为随机模式，约100次脉冲放电后转变为稳定放电模式。

此外，值得指出的是，第一次放电并不是由施加到高压电极上的第一个电压脉冲产生的。它实际上是在多次电压脉冲后而产生的，最开始的多个电压脉冲并没有引起放电，最开始未放电的电压脉冲的数量取决于施加电压的频率和放电环境里是否有光照射等[174]。例如，在2kHz的脉冲频率下，当灯熄灭时，施加电压脉冲后，在2000ms左右开始放电产生等离子体，相当于等离子体产生前经过了4000个电压脉冲；然而当实验室内灯亮时，时间延迟降低到5ms以下，即第一次放电仅在小于10个电压脉冲后出现。由于实验室照明灯发出的光的波长在350～800nm之间，单一光子在这个范围内不能直接引起光电离，因此该波段的光可能是通过其他方式贡献种子电子的。关于可见光对放电的影响，在2.5节进行了详述[175]。