Spectroscopic investigations of transient processes in self-pulsing microdischarges

自脉冲微放电瞬态过程的光谱研究

基本信息

项目摘要

For application of microplasmas at atmospheric pressure long-term stability of the devices is a prerequisite. Thus, operation in the stable homogeneous glow mode is often favored. Understanding of transient processes such as the transition from glow to the constricted arcing operation (GAT) is crucial for stable operation of microplasmas. Non-linearities in the plasma dynamic processes on several significantly different time scales may lead to a periodical appearance of similar transitions between operation modes. The microplasma arrays investigated here show self-pulsing on a micro-second timescale whereas the microscaled atmospheric pressure plasma jet pulses on a millisecond scale. As different as the timescales are the interpretations for the origins of this pulsing. Local thermal instabilities may contribute as much as the local accumulation of metastables or charge carriers at dielectric surfaces. Combined with space and phase resolved optical emission spectroscopy and multi-photon laser diagnostics, the periodicity allows to access otherwise self-destructing operation modes with high temporal resolution and sensitivity. Diagnostics will be synchronized to the self-pulsing frequency allowing the investigation of the stable operation modes, the transitions in between and the underlying instabilities.
微等离子体在常压下的应用必须保证器件的长期稳定。因此,在稳定的均匀发光模式下操作通常是有利的。了解微等离子体的瞬态过程,如从辉光到收缩弧操作的转变(GAT),对于微等离子体的稳定运行至关重要。在几个显著不同的时间尺度上,等离子体动力学过程的非线性可能导致在运行模式之间周期性出现类似的转变。本文研究的微等离子体阵列在微秒级时间尺度上显示自脉冲,而微尺度大气压力等离子体射流在毫秒级时间尺度上显示脉冲。对这种脉冲起源的解释与时间尺度一样不同。局部热不稳定性可能与介电表面的亚稳态或电荷载流子的局部积累一样多。结合空间和相位分辨光学发射光谱和多光子激光诊断,周期性允许访问具有高时间分辨率和灵敏度的自毁操作模式。诊断将与自脉冲频率同步,允许对稳定运行模式、两者之间的转换和潜在的不稳定性进行调查。

项目成果

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Width-dependent interaction of trench-like microdischarges arranged in sub-arrays on a single silicon-based chip
  • DOI:
    10.1088/0963-0252/23/4/045012
  • 发表时间:
    2014-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    M. Kulsreshath;J. Golda;V. Schulz-von der Gathen;R. Dussart
  • 通讯作者:
    M. Kulsreshath;J. Golda;V. Schulz-von der Gathen;R. Dussart
Influence of target surfaces on the atomic oxygen distribution in the effluent of a micro-scaled atmospheric pressure plasma jet
  • DOI:
    10.1088/0963-0252/21/2/024007
  • 发表时间:
    2012-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    D. Schröder;H. Bahre;N. Knake;J. Winter;T. de los Arcos;V. Schulz-von der Gathen
  • 通讯作者:
    D. Schröder;H. Bahre;N. Knake;J. Winter;T. de los Arcos;V. Schulz-von der Gathen
Investigations of the spatio-temporal build-up of atomic oxygen inside the micro-scaled atmospheric pressure plasma jet
微尺度大气压等离子体射流内原子氧时空积累的研究
  • DOI:
    10.1140/epjd/e2010-00240-3
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    N. Knake;V. Schulz-von der Gathen
  • 通讯作者:
    V. Schulz-von der Gathen
Enhanced oxygen dissociation in a propagating constricted discharge formed in a self-pulsing atmospheric pressure microplasma jet
  • DOI:
    10.1088/0022-3727/46/46/464003
  • 发表时间:
    2013-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    D. Schröder;S. Burhenn;D. Kirchheim;V. D. Gathen
  • 通讯作者:
    D. Schröder;S. Burhenn;D. Kirchheim;V. D. Gathen
Circular Emission and Destruction Patterns on a Silicon-Based Microdischarge Array
硅基微放电阵列上的圆形发射和破坏模式
  • DOI:
    10.1109/tps.2014.2337657
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    J. Golda;M.K. Kulsreshath;H. Böttner;V. Felix;R. Dussart;V. Schulz-von der Gathen
  • 通讯作者:
    V. Schulz-von der Gathen
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