Systematische 1D-Elektrofeld-induzierte zweite Harmonische Messung der Übergangsphase von positiver Streamer-Entladung von primär zu sekundär in atmosphärischem Druckluft

Zusammenfassung Die Elektrofeld-induzierte zweite Harmonische Generation (E-FISH) Technik wurde weit verbreitet für die Elektrofeldmessung von atmosphärischen Druck nicht-thermischen Plasmas genutzt. Die Messgenauigkeit wurde jedoch nicht quantifiziert. Darüber hinaus wurde die E-FISH-Signalgenerierung, die für die Bewertung der Messgenauigkeit notwendig ist, nur für den durch eine sphärische Linse fokussierten Laserstrahl formuliert und nicht für die zylindrische Linse. Hier wurde die E-FISH-Methode unter Verwendung der fokussierenden zylindrischen Linse zur genauen ein-dimensionalen (1D) Elektrofeldmessung der Übergangsphase von primär zu sekundär einer einzelnen Filament-positiven Streamer-Entladung in atmosphärischem Druckluft untersucht. Eine Kombination aus numerischer Analyse und der E-FISH-Signalmessung wurde verwendet, um die radiale Verteilung der elektrischen Feldvektoren und die damit verbundene Messgenauigkeit zu ermitteln. Die E-FISH-Methodologie erfasste eine deutliche Entwicklung im 1D-Elektrofeld, das sich über Zeitrahmen von ∼ 1 ns und Längenskalen von 100 µm veränderte. In dem Moment, als der primäre Streamer die Kathode erreichte, wurde festgestellt, dass das Elektrofeld 3 mm über der Kathodenoberfläche so hoch wie 225 Td war, während das Feld 10 mm über der Kathodenoberfläche so niedrig wie 5 Td war. In der letzten Phase der primär-zu-sekundär Übergangsphase, die in 3 ns nach dem Eintreffen des primären Streamers an der Kathode abgeschlossen wurde, wurde festgestellt, dass das Elektrofeld 3 mm über der Kathode niedriger war als das, was 10 mm von der Kathode beobachtet wurde; dieses Ergebnis ist konsistent mit Vorhersagen, die auf einem vorherigen Modell basieren, das die Initiierung der sekundären Streamer-Entladung beschreibt und zuvor veröffentlichte Elektronendichtemessungen.