The reillumination and shockwave segmentation of the plasma filament of a streamer discharge in water

Abstract

水中流光放电是研究水中放电基本物理、化学过程的主要研究对象。本文利用四分幅超高速相机、采用针-板电极结构、在20 - 800 μS/cm水电导率范围内研究了水中微秒脉冲流光放电流光丝的再发光和暂停行为,探讨了高水电导率下观测不到流光丝的再发光的原因。结果发现：再发光在不同的流光丝之间交替发生并存在两种模式，一种为整根丝熄灭后再发光，一种为只有先端部分发光熄灭随后恢复发光，随着水电导率的增大，观测到流光丝的再发光现象的频度急剧减小，540 μS/cm水电导率时降到零；在20 - 800 μS/cm水电导率条件下都可观测到流光丝伴生冲击波串分段现象，冲击波串分段现象的出现频度在65%以上，表明在20 - 800 μS/cm水电导率条件下流光丝的暂停是一种普遍行为。通过测量两段冲击波的半径差得到流光的暂停时间平均为157 ns，几乎不受水电导率的影响；随着水电导率的增大，流光丝的发光强度显著增大，水电导率大于350 μS/cm时，流光丝暂停期间内流光丝的光强度无法衰减到相机分辨水平以下，在相机获得的发光图像上看上去是持续发光的，难以分辨出流光丝“熄灭—再发光”过程。