本發(fā)明屬于大氣放電和等離子放電領(lǐng)域，具體涉及一種在實驗室中產(chǎn)生球形閃電的裝置。

背景技術(shù)：

球形閃電的成因至今依然是一個謎。在實驗室的研究中，也沒有公認的結(jié)果。在報道中雖然有些試驗稱得到了球形閃電。但是這些試驗有的借助了空氣之外的其它物質(zhì)，比如說水、溶液等，有的采用了微波。這些條件和自然界存在較大的差異。目前實驗方法主要有：

微波激射實驗：這一實驗是為了驗證球狀閃電的微波激射理論，用微波激射與一個圓柱體中的空氣發(fā)生干涉來產(chǎn)生等離子體火球。

水中放電實驗：一些研究團隊報道了通過在水中進行電容器放電來產(chǎn)生類似球狀閃電現(xiàn)象的實驗。

家用微波爐的演示：這類實驗通常是將一個剛熄滅的火柴或者其他小物體放在微波爐里，可以看到燃燒的部分變?yōu)殚W耀的火球，而微波爐的頂部可以看到懸浮的“等離子體球”。研究者揭示了那些“等離子體球”其實是平均直徑25nm的小顆粒。來自以色列的研究者用鹽、銅、水和炭演示了這一現(xiàn)象。

硅實驗：一些研究者認為球狀閃電是硅形成的氣溶膠，這一理論是說：閃電擊中二氧化硅，產(chǎn)生了氣化的硅單質(zhì)，這些硅單質(zhì)在冷卻中形成了氣溶膠，并通過氧化發(fā)光。他們通過用高壓電弧轟擊純硅片產(chǎn)生氣化硅，成功生成了小型閃光球體，并且有一些可以在較長時間里維持形態(tài)。

環(huán)形等離子體實驗：一些研究者稱用閃電級別的人造電弧產(chǎn)生了類似自然界球狀閃電的現(xiàn)象，并用高速攝像機拍下了它作為環(huán)形等離子體而存在的證據(jù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問缺陷，本發(fā)明提供一種在實驗室中產(chǎn)生球形閃電的裝置，可以不借助其它物質(zhì)和微波，真實模擬雷電放電的過程，產(chǎn)生球形閃電，并且可以在實驗室中得到彼此分離的兩個類似球形閃電的等離子體，并獨立于電極。

為了實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種在實驗室中產(chǎn)生球形閃電的裝置，包括：沖擊直流電流發(fā)生器、上放電電極、下放電電極、絕緣支架、球形等離子集中區(qū)域和八字型結(jié)構(gòu)，所述沖擊直流電流發(fā)生器的電路為RLC回路，產(chǎn)生8/20微秒沖擊電流波形；上放電電極和下放電電極安裝在絕緣支架上，絕緣支架為槽形。上放電電極和下放電電極保持在同一軸線上，并豎立安裝，兩個電極的尖端形成八字型結(jié)構(gòu)的空氣間隙。

一種在實驗室中產(chǎn)生球形閃電的裝置，所述絕緣支架與上放電電極、下放電電極相連，絕緣支架與上放電電極相連的連接點用來接脈沖電源的直流高壓電極；絕緣支架與下放電電極相連的連接點接地。

一種在實驗室中產(chǎn)生球形閃電的裝置，所述八字型結(jié)構(gòu)的尖端和兩個電極的絕緣結(jié)構(gòu)所構(gòu)成空間包含等離子集中區(qū)域，這個區(qū)域為球形等離子集中區(qū)域。

一種在實驗室中產(chǎn)生球形閃電的裝置，所述八字型結(jié)構(gòu)尖端的間隙一般控制在3-8mm，而在軸線處的兩電極的距離為20-30mm，電極直徑為6-12mm。為了利于放電，每一電極在八字型結(jié)構(gòu)的尖端處形狀均為圓錐形，圓錐頂角為90度。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明不需要其它介質(zhì)產(chǎn)生球形閃電，所產(chǎn)生球形等離子的中心完全偏離電極放電中心，幾乎獨立于電極存在。能得到分離的球形等離子團。本發(fā)明可以用來研究球形閃電的特性、產(chǎn)生過程。本發(fā)明不需要復(fù)雜的放電結(jié)構(gòu)，易于實現(xiàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明放電裝置的示意圖；

圖2為兩電極形成的八字型結(jié)構(gòu)的放大圖。

圖中：1、沖擊直流電流發(fā)生器；2、上放電電極；3、下放電電極；4、絕緣支架；5、球形等離子集中區(qū)域；6、八字型結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

本實施例如下：

如圖所示，本實施例裝置包括沖擊直流電流發(fā)生器1、上放電電極2、下放電電極3、絕緣支架4、球形等離子集中區(qū)域5和八字型結(jié)構(gòu)6。沖擊直流電流發(fā)生器1產(chǎn)生8/20微秒沖擊電流波形，沖擊直流電流發(fā)生器1的電路為RLC回路。

上放電電極2和下放電電極3安裝在絕緣支架4上，絕緣支架4為槽形。上放電電極2和下放電電極3保持在同一軸線上，并豎立安裝，兩個電極的尖端形成八字型型結(jié)構(gòu)的空氣間隙。八字型結(jié)構(gòu)6的尖端間隙一般是控制在3-8mm，而在軸線處的兩電極的距離為20-30mm，電極直徑為6-12mm。為了利于放電，每一電極在八字型結(jié)構(gòu)6的尖端處形狀均為圓錐形，圓錐頂角為90度。

絕緣支架4與上放電電極2、下放電電極3相連，絕緣支架4與上放電電極2相連的連接點用來接脈沖電源的直流高壓電極；絕緣支架4與下放電電極3相連的連接點接地。

八字型結(jié)構(gòu)6的尖端和絕緣結(jié)構(gòu)所構(gòu)成空間包含等離子集中區(qū)域，這個區(qū)域為球形等離子集中區(qū)域5。

八字型結(jié)構(gòu)6作用之一在于，在放電過程中充滿等離子體，在八字型結(jié)構(gòu)6尖端處等離子濃度比其它區(qū)域濃度高，電流密度大，由于等離子的箍縮效應(yīng)，會使得等離子體向放電間隙的尖端運動并溢出。

八字型結(jié)構(gòu)6作用之二在于，本裝置從八字型結(jié)構(gòu)6中的放電間隙溢出等離子體；從等離子球的上下邊緣來看，等離子是沿著兩電極的切向噴出；具有初始速度的等離子體在磁場和等離子之間相互作用下，形成等離子團的渦旋運動。等離子球上邊界的渦旋運動和下邊界的渦旋運動彼此旋轉(zhuǎn)的方向相反，在等離子球形成的最初階段，由于彼此距離比較近，形成的是整體的等離子球。隨著能量的減弱，兩部分等離子團開始縮小，從而開始分離。最初的渦旋運動使等離子體球內(nèi)部運動為兩部分不同的渦旋結(jié)構(gòu)，為等離子的分離創(chuàng)造了條件。

在八字型結(jié)構(gòu)6的尖端所溢出的等離子形成等離子體球并維持一段時間。所以需要在兩個電極的尖端周圍留出足夠的空間，以免對放電等離子的運動造成影響。兩電極尖端和兩個電極的絕緣結(jié)構(gòu)所構(gòu)成空間包含等離子集中區(qū)域即球形等離子集中區(qū)域5。

本裝置在實驗室已經(jīng)制作完成，采用8/20微秒沖擊電流波形，放電在60微秒左右完全結(jié)束，放電成功獲得了直徑為接近20cm左右的等離子球，電極位于等離子球的邊緣。等離子球在最后分裂成兩部分，彼此獨立，并完全獨立于電極存在。