G.J.PIETSCH 德國(guó)亞深技術(shù)大(dà)學(xué)
IOA-EA3G 《Regioal Conference on Ozone Gereration and Application to Water and Waste Water Treatment》
關(guān)鍵词(cí)：介電(diàn)體(tǐ)屏障放(fàng)電(diàn)，容積放(fàng)電(diàn)，表(biǎo)面(miàn)放(fàng)電(diàn)，臭氧發(fà)生，品質(zhì)因(yīn)素
摘要(yào)：
大(dà)量(liàng)的(de)臭氧是(shì)在(zài)容積放(fàng)電(diàn)（ VD ）或(huò)表(biǎo)面(miàn)放(fàng)電(diàn)（ SD ）裝(zhuāng)置中以(yǐ)介電(diàn)體(tǐ)屏障放(fàng)電(diàn)的(de)方(fāng)式来(lái)産生的(de)。參數响應(yìng)臭氧發(fà)生的(de)品質(zhì)因(yīn)素，这(zhè)里(lǐ)讨論的(de)是(shì)能(néng)效比、産量(liàng)及(jí)濃度(dù)。除了放(fàng)電(diàn)參數的(de)影响之(zhī)外(wài)，産出(chū)與(yǔ)破壞臭氧的(de)化學(xué)反(fǎn)應(yìng)的(de)邊(biān)界条(tiáo)件(jiàn)也是(shì)很重(zhòng)要(yào)的(de)，特(tè)别是(shì)處(chù)理气體(tǐ)的(de)温度(dù)。一些(xiē)有(yǒu)特(tè)色(sè)的(de)表(biǎo)面(miàn)放(fàng)電(diàn)發(fà)生器也要(yào)讨論。
引言
臭氧發(fà)生的(de)品質(zhì)因(yīn)素是(shì)：能(néng)效比 [kgo3/kw.h] ，産量(liàng)（總(zǒng)産量(liàng)） [kgo3/h 或(huò) kgo3/h/m3] 以(yǐ)及(jí)濃度(dù) [go3/Nm3] 。他(tā)们(men)是(shì)相互關(guān)聯的(de)。
合成大(dà)量(liàng)臭氧最有(yǒu)效 的(de)途徑是(shì)利用(yòng)放(fàng)電(diàn)。放(fàng)電(diàn)處(chù)理含氧气體(tǐ)如(rú)空(kōng)气或(huò)純氧産生自(zì)由(yóu)氧原子，它(tā)们(men)與(yǔ)氧分(fēn)子結合成臭氧（ M 是(shì)任意(yì)可(kě)能(néng)的(de)碰撞夥伴）：
O+O2+M → O3+M （ 1 ）式
为(wèi)了高效地(dì)生産，基本(běn)的(de)要(yào)求是(shì)處(chù)理气體(tǐ)應(yìng)为(wèi)低(dī)温。高温有(yǒu)助于(yú)破壞進(jìn)程：
O3+M → O+O2+M （ 2 ）式
象在(zài)空(kōng)气中这(zhè)樣(yàng)較低(dī)的(de)氮氧化物(wù)濃度(dù)也会(huì)催化反(fǎn)應(yìng)鍊(liàn)中破壞臭氧，以(yǐ)至(zhì)于(yú)甚至(zhì)可(kě)能(néng)出(chū)現(xiàn)臭氧發(fà)生器的(de)“中毒效應(yìng)”。
要(yào)獲得在(zài)處(chù)理气體(tǐ)中的(de)低(dī)温狀态，除了有(yǒu)效的(de)冷(lěng)卻之(zhī)外(wài)，必須采用(yòng)無热(rè)能(néng)放(fàng)電(diàn)。
屏障放(fàng)電(diàn)
为(wèi)了以(yǐ)便利的(de)方(fāng)法(fǎ)（例如(rú)在(zài)常壓下(xià)）産生無热(rè)能(néng)放(fàng)電(diàn)，通(tòng)常使用(yòng)介電(diàn)體(tǐ)屏障放(fàng)電(diàn)（或(huò)稱穩定(dìng)的(de)無聲放(fàng)電(diàn)）。其(qí)基本(běn)的(de)結構如(rú)图(tú) 1 所示。施加升(shēng)高的(de)電(diàn)壓在(zài)容積放(fàng)電(diàn)（ VD ）或(huò)表(biǎo)面(miàn)放(fàng)電(diàn)（ SD ）裝(zhuāng)置上(shàng)，當达(dá)到(dào)擊穿场(chǎng)強(qiáng)的(de)瞬間(jiān)，出(chū)現(xiàn)暈輝。在(zài)常壓下(xià)大(dà)量(liàng)微放(fàng)電(diàn)即相當均勻地(dì)覆蓋電(diàn)极(jí)區(qū)域。
随着啟輝过(guò)程而(ér)被(bèi)連(lián)接的(de)对(duì)面(miàn)電(diàn)极(jí)的(de)電(diàn)荷载流子被(bèi)收(shōu)集到(dào)介電(diàn)體(tǐ)表(biǎo)面(miàn)，它(tā)減少(shǎo)气隙中的(de)场(chǎng)強(qiáng)直(zhí)至(zhì)达(dá)到(dào)熄輝電(diàn)壓。在(zài)介電(diàn)體(tǐ)上(shàng)積累的(de)電(diàn)荷载流子限制電(diàn)流並(bìng)使放(fàng)電(diàn)猝滅。这(zhè)種(zhǒng)放(fàng)電(diàn)便成为(wèi)無热(rè)能(néng)的(de)。在(zài)其(qí)峰(fēng)值範圍内升(shēng)高所施加的(de)電(diàn)壓，直(zhí)到(dào)再次(cì)达(dá)到(dào)气隙中的(de)擊穿電(diàn)壓，另(lìng)外(wài)的(de)微放(fàng)電(diàn)便在(zài) VD 裝(zhuāng)置中出(chū)現(xiàn)。在(zài) SD 裝(zhuāng)置中則出(chū)現(xiàn)放(fàng)電(diàn)延伸區(qū)逐步增大(dà)現(xiàn)象。峰(fēng)值電(diàn)壓过(guò)後(hòu)另(lìng)外(wài)的(de)放(fàng)電(diàn)活動(dòng)發(fà)生于(yú)所施加電(diàn)壓极(jí)性(xìng)反(fǎn)轉(zhuǎn)之(zhī)时(shí)。
VD 由(yóu)气隙内的(de)放(fàng)電(diàn)柱(zhù)與(yǔ)介電(diàn)體(tǐ)上(shàng)的(de)表(biǎo)面(miàn)放(fàng)電(diàn)組合而(ér)成。 SD 則僅有(yǒu)在(zài)介電(diàn)體(tǐ)上(shàng)的(de)放(fàng)電(diàn)現(xiàn)象，其(qí)表(biǎo)面(miàn)的(de)結構依據(jù)性(xìng)質(zhì)而(ér)定(dìng)。
两(liǎng)種(zhǒng)放(fàng)電(diàn)類(lèi)型的(de)攢态工況是(shì)相似的(de)。其(qí)電(diàn)流上(shàng)升(shēng)持續幾(jǐ)个(gè)納秒(miǎo)，而(ér)其(qí)總(zǒng)電(diàn)流脈沖以(yǐ)在(zài)常壓的(de)空(kōng)气中为(wèi)例是(shì)幾(jǐ)十(shí)納秒(miǎo)。在(zài)这(zhè)个(gè)短促的(de)时(shí)間(jiān)周期(qī)内，场(chǎng)強(qiáng)在(zài)空(kōng)間(jiān)及(jí)时(shí)間(jiān)方(fāng)面(miàn)都顯著地(dì)改变。在(zài) VD 裝(zhuāng)置中被(bèi)微波(bō)放(fàng)電(diàn)所轉(zhuǎn)移的(de)電(diàn)荷 q 幾(jǐ)乎是(shì)相等的(de) [1] ，它(tā)取(qǔ)决于(yú)气隙間(jiān)距 d ，特(tè)定(dìng)的(de)介電(diàn)常數 ε 及(jí) 該介電(diàn)體(tǐ)的(de)厚度(dù) Δ （見(jiàn)图(tú) 2[2] ），亦即 q 是(shì)線(xiàn)形地(dì)正(zhèng)比于(yú)气隙宽(kuān)度(dù)與(yǔ)介電(diàn)體(tǐ)比容量(liàng)的(de)函數之(zhī)積： q=d·f(ε/Δ) (3) 式
沒(méi) 
已在(zài)文(wén)獻 [3] 中作(zuò)出(chū)了描述的(de)有(yǒu)許多(duō)微放(fàng)電(diàn)的(de)存在(zài)而(ér)得出(chū)的(de)介電(diàn)體(tǐ)屏障放(fàng)電(diàn)的(de)平均功率消耗 p:
p=4·f·CΔ·Ub·{Up-Ub·(CΔ+Cd)/CΔ} （4）式
式中f是(shì)频率，CΔ、Cd分(fēn)别是(shì)介電(diàn)體(tǐ)及(jí)气隙的(de)電(diàn)容量(liàng)，Ub是(shì)放(fàng)電(diàn)时(shí)气隙處(chù)的(de)平均電(diàn)壓，而(ér)Up是(shì)外(wài)加電(diàn)壓的(de)幅值。
微放(fàng)電(diàn)中臭氧的(de)形成
在(zài)臭氧形成的(de)过(guò)程中微放(fàng)電(diàn)的(de)主要(yào)任務(wù)是(shì)在(zài)适當的(de)温度(dù)下(xià)有(yǒu)效地(dì)供給(gěi)自(zì)由(yóu)氧原子。
在(zài)放(fàng)電(diàn)的(de)内部(bù)電(diàn)子象離子一樣(yàng)在(zài)電(diàn)场(chǎng)中被(bèi)加速。主要(yào)是(shì)電(diàn)子的(de)碰撞産生氧原子。然而(ér)，從電(diàn)子碰撞獲得的(de)不(bù)僅僅是(shì)導向(xiàng)分(fēn)解(jiě)过(guò)程。存在(zài)着大(dà)量(liàng)的(de)競争的(de)單體(tǐ)碰撞过(guò)程，從而(ér)減小有(yǒu)效的(de)分(fēn)解(jiě)並(bìng)且(qiě)使放(fàng)電(diàn)柱(zhù)中的(de)温度(dù)升(shēng)高（图(tú)3）。
为(wèi)了改進(jìn)氧的(de)分(fēn)解(jiě)某一确定(dìng)的(de)场(chǎng)強(qiáng)範圍是(shì)有(yǒu)益的(de)。在(zài)氧气中直(zhí)接测量(liàng)發(fà)現(xiàn)了这(zhè)个(gè)範圍介于(yú)200至(zhì)300Td之(zhī)間(jiān)（1Td=10-17Vc㎡ ,由(yóu)极(jí)小量(liàng)強(qiáng)度(dù)表(biǎo)示的(de)场(chǎng)強(qiáng)）（图(tú)4，詳述見(jiàn)文(wén)獻[4]）。
然後(hòu)，在(zài)微放(fàng)電(diàn)的(de)瞬間(jiān)進(jìn)展(zhǎn)过(guò)程中，条(tiáo)件(jiàn)在(zài)时(shí)間(jiān)和(hé)空(kōng)間(jiān)方(fāng)面(miàn)都在(zài)改变。
在(zài)图(tú)5中給(gěi)出(chū)了在(zài)常壓下(xià)的(de)空(kōng)气中微放(fàng)電(diàn)内平均電(diàn)子能(néng)量(liàng)與(yǔ)带(dài)電(diàn)微粒(lì)總(zǒng)能(néng)量(liàng)之(zhī)比We/(We+Wion)（对(duì)放(fàng)電(diàn)體(tǐ)積積分(fēn)）同(tóng)时(shí)給(gěi)出(chū)電(diàn)流斜率及(jí)臭氧生産能(néng)效比的(de)倒數。
微放(fàng)電(diàn)内部(bù)的(de)场(chǎng)強(qiáng)取(qǔ)决于(yú)電(diàn)導率。在(zài)高電(diàn)導率處(chù)必須有(yǒu)低(dī)的(de)场(chǎng)強(qiáng)以(yǐ)支持放(fàng)電(diàn)而(ér)在(zài)低(dī)電(diàn)導率處(chù)反(fǎn)之(zhī)亦然。图(tú)6給(gěi)除了微放(fàng)電(diàn)中當電(diàn)流峰(fēng)值期(qī)間(jiān)其(qí)軸向(xiàng)场(chǎng)強(qiáng)分(fēn)布(bù)狀态的(de)一个(gè)例子（介電(diàn)體(tǐ)为(wèi)陽极(jí)）。
细(xì)微的(de)微放(fàng)電(diàn)是(shì)有(yǒu)利的(de)。有(yǒu)两(liǎng)个(gè)理由(yóu)：一是(shì)均值场(chǎng)強(qiáng)較接近(jìn)最佳值，再就(jiù)是(shì)放(fàng)電(diàn)柱(zhù)内部(bù)的(de)温度(dù)即能(néng)量(liàng)密度(dù)低(dī)。
为(wèi)了修整微放(fàng)電(diàn)以(yǐ)达(dá)到(dào)最佳臭氧能(néng)效比，必須使其(qí)细(xì)微。这(zhè)可(kě)有(yǒu)小的(de)轉(zhuǎn)移電(diàn)荷量(liàng)来(lái)獲得，亦即選擇适當的(de)气隙間(jiān)距d，介電(diàn)體(tǐ)层(céng)的(de)介電(diàn)常數ε及(jí)厚度(dù)Δ並(bìng)考慮到(dào)一定(dìng)的(de)气壓（見(jiàn)3式）。
此(cǐ)外(wài)，微放(fàng)電(diàn)的(de)強(qiáng)度(dù)受處(chù)理气體(tǐ)的(de)湿(shī)度(dù)及(jí)气壓的(de)影响。随着湿(shī)度(dù)加大(dà)每單位(wèi)面(miàn)積的(de)微放(fàng)電(diàn)數減少(shǎo)，同(tóng)时(shí)其(qí)強(qiáng)度(dù)（轉(zhuǎn)移電(diàn)荷量(liàng)）相應(yìng)增大(dà)。这(zhè)是(shì)從表(biǎo)面(miàn)電(diàn)導率增加会(huì)導致(zhì)介電(diàn)體(tǐ)上(shàng)每个(gè)微放(fàng)電(diàn)的(de)放(fàng)電(diàn)區(qū)域較大(dà)而(ér)得出(chū)的(de)。那(nà)就(jiù)是(shì)为(wèi)何不(bù)得不(bù)避免潮(cháo)气的(de)緣故，随着气壓的(de)增加在(zài)放(fàng)電(diàn)通(tòng)道(dào)中被(bèi)強(qiáng)制電(diàn)離的(de)微粒(lì)也增加。这(zhè)是(shì)增大(dà)的(de)能(néng)量(liàng)密度(dù)與(yǔ)温度(dù)的(de)結合，從另(lìng)一方(fāng)面(miàn)来(lái)说(shuō)，因(yīn)气壓增高而(ér)促進(jìn)臭氧在(zài)三(sān)體(tǐ)反(fǎn)應(yìng)中合成[見(jiàn)（1）式]。
臭氧在(zài)發(fà)生器中的(de)形成
臭氧發(fà)生器主要(yào)是(shì)热(rè)交換器。發(fà)生过(guò)程的(de)效率在(zài)以(yǐ)氧为(wèi)气源的(de)最佳条(tiáo)件(jiàn)下(xià)也僅僅不(bù)超过(guò)20%。有(yǒu)效的(de)冷(lěng)卻系(xì)統在(zài)任何情(qíng)況下(xià)都是(shì)關(guān)鍵。
臭氧生産过(guò)程可(kě)化分(fēn)为(wèi)三(sān)个(gè)不(bù)同(tóng)的(de)时(shí)間(jiān)标(biāo)度(dù)階(jiē)段(duàn)（图(tú)7）。當存在(zài)微放(fàng)電(diàn)的(de)期(qī)間(jiān)（每次(cì)至(zhì)多(duō)幾(jǐ)十(shí)納秒(miǎo)）生成原子氧，生成臭氧的(de)反(fǎn)應(yìng)要(yào)需要(yào)10微妙。當臭氧發(fà)生器运行时(shí)，微放(fàng)電(diàn)持久的(de)撞擊處(chù)理气體(tǐ)，而(ér)處(chù)理气體(tǐ)以(yǐ)約一秒(miǎo)的(de)时(shí)間(jiān)周期(qī)流進(jìn)反(fǎn)應(yìng)器，所以(yǐ)臭氧被(bèi)電(diàn)子碰撞而(ér)破壞不(bù)可(kě)避免。
當气體(tǐ)流經(jīng)發(fà)生器裝(zhuāng)置时(shí)臭氧濃度(dù)持續增长(cháng)直(zhí)到(dào)最終(zhōng)濃度(dù)。然而(ér)，随着臭氧含量(liàng)增大(dà)擊穿也上(shàng)升(shēng)。为(wèi)了利用(yòng)整个(gè)放(fàng)電(diàn)區(qū)域微放(fàng)電(diàn)應(yìng)當盡可(kě)能(néng)均勻分(fēn)布(bù)。例如(rú)，对(duì)功率密度(dù)3kw/㎡，频率1kHz来(lái)说(shuō)，放(fàng)電(diàn)柱(zhù)中的(de)能(néng)量(liàng)密度(dù)是(shì)50mJ/cm3（使用(yòng)常壓的(de)空(kōng)气，气隙間(jiān)距1mm，ε=5，放(fàng)電(diàn)主半徑150um）,被(bèi)放(fàng)電(diàn)直(zhí)接撞擊的(de)處(chù)理气體(tǐ)的(de)體(tǐ)積在(zài)外(wài)加電(diàn)壓的(de)半个(gè)周期(qī)内占整个(gè)反(fǎn)應(yìng)器容積的(de)3%，微放(fàng)電(diàn)數达(dá)到(dào)每平方(fāng)厘(lí)米(mǐ)42个(gè)。
臭氧發(fà)生器的(de)能(néng)效比可(kě)被(bèi)冷(lěng)卻条(tiáo)件(jiàn)，處(chù)理气體(tǐ)的(de)成分(fēn)及(jí)微放(fàng)電(diàn)的(de)強(qiáng)度(dù)所影响。該強(qiáng)度(dù)應(yìng)低(dī)以(yǐ)獲高能(néng)效比，这(zhè)取(qǔ)决于(yú)單个(gè)微放(fàng)電(diàn)的(de)轉(zhuǎn)移電(diàn)荷量(liàng)。由(yóu)3式可(kě)見(jiàn)气隙小及(jí)介電(diàn)體(tǐ)的(de)特(tè)性(xìng)電(diàn)容量(liàng)小是(shì)有(yǒu)利的(de)。气隙小意(yì)味着冷(lěng)卻条(tiáo)件(jiàn)好(hǎo)。在(zài)小的(de)功率密度(dù)下(xià)气隙宽(kuān)度(dù)縮減導致(zhì)每單位(wèi)放(fàng)電(diàn)面(miàn)積上(shàng)（較细(xì)微的(de)）微放(fàng)電(diàn)个(gè)數增加。
近(jìn)来(lái)開(kāi)發(fà)出(chū)的(de)用(yòng)于(yú)臭氧發(fà)生器的(de)先(xiān)進(jìn)的(de)介電(diàn)體(tǐ)具有(yǒu)下(xià)列優點(diǎn)：（ⅰ）導热(rè)系(xì)數高；（ⅱ）厚度(dù)精确，因(yīn)此(cǐ)可(kě)獲得較小的(de)气隙；（ⅲ）可(kě)能(néng)有(yǒu)因(yīn)其(qí)成分(fēn)而(ér)具有(yǒu)不(bù)同(tóng)介電(diàn)常數的(de)精细(xì)結構，这(zhè)会(huì)導致(zhì)在(zài)整个(gè)放(fàng)電(diàn)區(qū)域上(shàng)更为(wèi)均勻的(de)微放(fàng)電(diàn)分(fēn)布(bù)。
使用(yòng)給(gěi)定(dìng)气源工作(zuò)的(de)臭氧發(fà)生器的(de)産量(liàng)（或(huò)總(zǒng)産量(liàng)）可(kě)依靠增大(dà)功率密度(dù)来(lái)增大(dà)。为(wèi)此(cǐ)可(kě)由(yóu)簡單遞增大(dà)功率来(lái)實(shí)現(xiàn)，亦即增大(dà)频率，外(wài)加電(diàn)壓及(jí)介電(diàn)體(tǐ)层(céng)的(de)電(diàn)容量(liàng)（4式）。
高的(de)介電(diàn)體(tǐ)层(céng)比電(diàn)容（薄的(de)层(céng)厚與(yǔ)/或(huò)高介電(diàn)常數）意(yì)味着（ⅰ）微放(fàng)電(diàn)随能(néng)效比縮減而(ér)增強(qiáng)；（ⅱ）使用(yòng)薄介電(diàn)體(tǐ)层(céng)而(ér)带(dài)来(lái)良好(hǎo)冷(lěng)卻的(de)可(kě)能(néng)性(xìng)；（ⅲ）外(wài)加電(diàn)壓低(dī)，因(yīn)为(wèi)在(zài)介電(diàn)體(tǐ)處(chù)的(de)電(diàn)壓降小。
在(zài)電(diàn)功率一定(dìng)的(de)条(tiáo)件(jiàn)下(xià)反(fǎn)應(yìng)器的(de)體(tǐ)積以(yǐ)靠增加频率及(jí)介電(diàn)體(tǐ)的(de)比電(diàn)容而(ér)縮減。
臭氧濃度(dù)取(qǔ)决于(yú)處(chù)理气體(tǐ)的(de)種(zhǒng)類(lèi)、産量(liàng)及(jí)其(qí)它(tā)影响發(fà)生器正(zhèng)常性(xìng)能(néng)的(de)工作(zuò)条(tiáo)件(jiàn)。在(zài)高濃度(dù)下(xià)氧原子與(yǔ)分(fēn)子的(de)複合必須考慮到(dào)臭氧被(bèi)微放(fàng)電(diàn)破壞的(de)情(qíng)況。複合系(xì)數還(huán)取(qǔ)决于(yú)温度(dù)。低(dī)温減小複合率。如(rú)果(guǒ)使用(yòng)极(jí)高純度(dù)的(de)氧气作(zuò)为(wèi)气源将使臭氧濃度(dù)減小。少(shǎo)量(liàng)氮气摻雜則可(kě)增大(dà)濃度(dù)。这(zhè)个(gè)現(xiàn)象至(zhì)今尚未徹底搞清楚。
在(zài)SD發(fà)生器中臭氧形成的(de)一些(xiē)特(tè)性(xìng)
在(zài)SD中的(de)臭氧合成不(bù)如(rú)在(zài)VD中那(nà)樣(yàng)明(míng)白(bái)。对(duì)放(fàng)電(diàn)狀态来(lái)说(shuō)此(cǐ)觀點(diǎn)特(tè)别正(zhèng)确。
在(zài)两(liǎng)種(zhǒng)裝(zhuāng)置中的(de)放(fàng)電(diàn)各(gè)不(bù)相同(tóng)。當微放(fàng)電(diàn)在(zài)VD裝(zhuāng)置中發(fà)生时(shí)是(shì)處(chù)于(yú)固定(dìng)气隙中的(de)初始均值场(chǎng)内，而(ér)在(zài)SD裝(zhuāng)置中的(de)放(fàng)電(diàn)則發(fà)展(zhǎn)成为(wèi)随场(chǎng)強(qiáng)而(ér)变的(de)一个(gè)區(qū)域卻並(bìng)沒(méi)有(yǒu)任何确定(dìng)的(de)气隙。有(yǒu)表(biǎo)面(miàn)電(diàn)荷聚集而(ér)導致(zhì)一个(gè)接近(jìn)擊穿的(de)场(chǎng)強(qiáng)波(bō)峰(fēng)出(chū)現(xiàn)在(zài)放(fàng)電(diàn)的(de)外(wài)沿並(bìng)引起(qǐ)在(zài)表(biǎo)面(miàn)上(shàng)延展(zhǎn)（图(tú)8，配合图(tú)1b看(kàn)）。
随着電(diàn)壓增高放(fàng)電(diàn)沿着表(biǎo)面(miàn)逐步移動(dòng)。
與(yǔ)表(biǎo)面(miàn)電(diàn)极(jí)垂直(zhí)的(de)放(fàng)電(diàn)區(qū)域的(de)延伸（正(zhèng)比于(yú)從充電(diàn)能(néng)量(liàng)）正(zhèng)比于(yú)電(diàn)壓幅值。由(yóu)于(yú)電(diàn)荷量(liàng)是(shì)電(diàn)容量(liàng)與(yǔ)電(diàn)壓的(de)乘積，因(yīn)此(cǐ)一个(gè)電(diàn)壓周期(qī)的(de)轉(zhuǎn)移電(diàn)荷量(liàng)應(yìng)正(zhèng)比于(yú)外(wài)加電(diàn)壓的(de)平方(fāng)（图(tú)8）。
对(duì)放(fàng)電(diàn)延伸或(huò)轉(zhuǎn)移電(diàn)荷量(liàng)影响更大(dà)的(de)參數是(shì)介電(diàn)常數。當介電(diàn)场(chǎng)常數高时(shí)介電(diàn)體(tǐ)上(shàng)的(de)電(diàn)荷密度(dù)也高，然而(ér)充電(diàn)區(qū)域的(de)延伸在(zài)其(qí)他(tā)条(tiáo)件(jiàn)相同(tóng)时(shí)卻縮小。
某些(xiē)SD裝(zhuāng)置的(de)性(xìng)能(néng)是(shì)優越的(de)。（ⅰ）放(fàng)電(diàn)以(yǐ)细(xì)窄(zhǎi)的(de)形式與(yǔ)表(biǎo)面(miàn)接觸，这(zhè)點(diǎn)使得有(yǒu)效地(dì)冷(lěng)卻成为(wèi)可(kě)能(néng)，特(tè)别是(shì)如(rú)果(guǒ)使用(yòng)高導热(rè)率的(de)介電(diàn)體(tǐ)时(shí)；（ⅱ）在(zài)不(bù)均勻的(de)场(chǎng)結構中放(fàng)電(diàn)活動(dòng)開(kāi)始于(yú)比VD裝(zhuāng)置較低(dī)的(de)外(wài)加電(diàn)壓值處(chù)。这(zhè)个(gè)效應(yìng)由(yóu)下(xià)述事實(shí)支持：介電(diàn)體(tǐ)表(biǎo)面(miàn)處(chù)的(de)擊穿電(diàn)壓通(tòng)常比气體(tǐ)内部(bù)低(dī)，这(zhè)是(shì)因(yīn)为(wèi)放(fàng)電(diàn)與(yǔ)表(biǎo)面(miàn)的(de)相互作(zuò)用(yòng)。從这(zhè)點(diǎn)歸結出(chū)在(zài)外(wài)加電(diàn)壓的(de)半周期(qī)内放(fàng)電(diàn)活動(dòng)由(yóu)持續趨势。 （ⅲ） 在(zài)某種(zhǒng)程度(dù)上(shàng)臭氧被(bèi)電(diàn)子碰撞所造成的(de)破壞被(bèi)避免了。这(zhè)是(shì)因(yīn)为(wèi)在(zài)SD裝(zhuāng)置中的(de)气流将臭氧（部(bù)分(fēn)地(dì)）载运到(dào)沒(méi)有(yǒu)放(fàng)電(diàn)的(de)區(qū)域。
SD發(fà)生器由(yóu)图(tú)1b中所示相似的(de)電(diàn)极(jí)系(xì)統組成，然而(ér)具有(yǒu)衆多(duō)的(de)平行表(biǎo)面(miàn)電(diàn)极(jí)（如(rú)条(tiáo)狀或(huò)線(xiàn)狀）。要(yào)运行这(zhè)樣(yàng)的(de)發(fà)生器，介于(yú)相鄰電(diàn)极(jí)的(de)空(kōng)隙必須根(gēn)據(jù)外(wài)加電(diàn)壓良好(hǎo)地(dì)優化，以(yǐ)使放(fàng)電(diàn)重(zhòng)疊得到(dào)避免。
由(yóu)經(jīng)验(yàn)可(kě)知VD發(fà)生器使用(yòng)氧气源的(de)臭氧産量(liàng)比使用(yòng)空(kōng)气源高出(chū)两(liǎng)到(dào)三(sān)倍。对(duì)SD發(fà)生器来(lái)说(shuō)这(zhè)个(gè)差别要(yào)顯著得多(duō)（图(tú)10）。这(zhè)就(jiù)是(shì)为(wèi)什(shén)麼(me)SD發(fà)生器通(tòng)常使用(yòng)氧气源的(de)緣故。频率升(shēng)高則臭氧産量(liàng)增大(dà)，但以(yǐ)良好(hǎo)冷(lěng)卻防止温度(dù)急劇升(shēng)高为(wèi)条(tiáo)件(jiàn)。在(zài)以(yǐ)空(kōng)气为(wèi)气源来(lái)运行的(de)情(qíng)況下(xià)频率高于(yú)10kHz,則高價與(yǔ)低(dī)價氮氧化物(wù)之(zhī)間(jiān)的(de)平衡狀态可(kě)能(néng)会(huì)朝着低(dī)價氮氧化物(wù)的(de)方(fāng)向(xiàng)移動(dòng)，这(zhè)樣(yàng)可(kě)能(néng)会(huì)“毒害”臭氧發(fà)生。
結論
在(zài)臭氧發(fà)生器里(lǐ)的(de)介電(diàn)體(tǐ)屏障放(fàng)電(diàn)包(bāo)含有(yǒu)大(dà)量(liàng)強(qiáng)烈瞬变的(de)無热(rè)能(néng)微放(fàng)電(diàn)，它(tā)们(men)相當均勻地(dì)分(fēn)布(bù)于(yú)整个(gè)放(fàng)電(diàn)區(qū)域。这(zhè)些(xiē)微放(fàng)電(diàn)能(néng)将足夠的(de)能(néng)量(liàng)供給(gěi)電(diàn)子，以(yǐ)便在(zài)含有(yǒu)氧气的(de)處(chù)理气體(tǐ)中産生原子氧。
为(wèi)了改進(jìn)臭氧發(fà)生的(de)性(xìng)能(néng)，微放(fàng)電(diàn)中的(de)场(chǎng)強(qiáng)應(yìng)盡可(kě)能(néng)接近(jìn)試验(yàn)找(zhǎo)出(chū)的(de)最佳值。當主要(yào)大(dà)電(diàn)荷轉(zhuǎn)移期(qī)間(jiān)的(de)场(chǎng)強(qiáng)分(fēn)布(bù)可(kě)被(bèi)修整到(dào)某一範圍。然而(ér)，還(huán)必須考慮到(dào)化學(xué)反(fǎn)應(yìng)既産生又破壞臭氧，就(jiù)此(cǐ)而(ér)論温度(dù)應(yìng)盡可(kě)能(néng)低(dī)，也就(jiù)是(shì)说(shuō)發(fà)生器的(de)冷(lěng)卻条(tiáo)件(jiàn)是(shì)關(guān)鍵。
SD的(de)物(wù)理环(huán)境不(bù)同(tóng)于(yú)VD。SD朝着降低(dī)场(chǎng)強(qiáng)的(de)方(fāng)向(xiàng)發(fà)展(zhǎn)。在(zài)SD中與(yǔ)在(zài)VD中相比其(qí)场(chǎng)強(qiáng)分(fēn)不(bù)導致(zhì)通(tòng)常其(qí)平均场(chǎng)強(qiáng)遠(yuǎn)非(fēi)最佳值。把(bǎ)VD與(yǔ)SD臭氧發(fà)生器比較，很可(kě)能(néng)證實(shí)SD裝(zhuāng)置不(bù)会(huì)超过(guò)經(jīng)良好(hǎo)優化的(de)VD發(fà)生器的(de)性(xìng)能(néng)。
觀察到(dào)空(kōng)气源SD發(fà)生器的(de)臭氧産量(liàng)低(dī)或(huò)許是(shì)低(dī)價氮氧化物(wù)的(de)濃度(dù)增高而(ér)導致(zhì)的(de)。
參考文(wén)獻
[1]V.D薩莫伊洛維奇，V.I.基巴洛夫及(jí)K.V.柯茲洛夫 《屏障放(fàng)電(diàn)的(de)物(wù)理化學(xué)原理》第(dì)二(èr)篇(piān) 杜塞爾多(duō)夫DSV-Verlag公(gōng)司（1977）
[2]G.J.皮(pí)耶茨奇，V.I.基巴洛夫 “關(guān)于(yú)介電(diàn)體(tǐ)屏障放(fàng)電(diàn)與(yǔ)臭氧合成”已提(tí)交給(gěi)《理論與(yǔ)應(yìng)用(yòng)化學(xué)》
[3]T.C.曼内耶“臭氧發(fà)生器放(fàng)電(diàn)的(de)電(diàn)气特(tè)性(xìng)”《電(diàn)化學(xué)協会(huì)会(huì)刊(kān)》84期(qī)83页(yè)（1943）
[4]V.I.基巴洛夫 “屏障放(fàng)電(diàn)中的(de)臭氧合成”俄羅斯《物(wù)理化學(xué)》雜志68期(qī)1029页(yè)（1994）
