[發明專利]大氣壓微尺度低溫等離子體射流發生裝置

無效

• 申請號: 201110335006.0
• 申請日: 2011-10-29
• 公開（公告）號: CN102387654A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 李壽哲
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H05H1/30
• 分類號: H05H1/30
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 侯明遠

技術領域

本發明屬于低溫等離子體技術領域，涉及一種應用在微納刻蝕技術領域和生物醫療中殺菌消毒的大氣壓微尺度低溫等離子體射流發生裝置。?

背景技術

大氣壓等離子體技術經過十幾年的發展過程中衍生出的一個重要分支是等離子體射流技術。著眼于生物，醫療，以及工業用無機，有機和金屬材料表面改性和微納刻蝕加工等應用所開展的等離子體射流技術研究工作日益受到醫學，生物，以及機械超精密加工等其他學科研究者的關注。在大氣壓下產生等離子體不僅因為不需要真空環境而大大減少了真空設備的投資，而且由于安裝空間不受真空腔的限制使得等離子體設備與其他設備的結合和配套的靈活性大大增加，還有，等離子體射流中所產生大量的電中性的活性自由基較帶電粒子相比無論從產生的粒子數密度還是與被處理材料相互作用的物理化學過程都顯得更為重要和直接。?

通常在大氣壓下對溫度敏感材料的處理以及在低溫精密加工過程中，一方面要求有低的氣體溫度，另一方面等離子體電子溫度越高越有利于通過物理化學過程得到活性自由基以及各種激發態粒子。通常所采用的技術方法中通過增加功率來獲得高電子溫度等離子體的方式往往會導致氣體溫度也會隨之升高，使得很多現有的等離子體射流形態在應用中受到局限。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種大氣壓微尺度低溫等離子體射流發生裝置，在大氣壓下以脈沖調制方式實現微尺度等離子體射流的激發和維持，本裝置能夠?在脈沖的工作期間內獲得高電子溫度和電子密度的等離子體的同時通過脈沖占空比的調節控制等離子體的氣體溫度，從而實現生物醫療中殺菌消毒和高精密微納加工等各種不同實際應用的要求。?

本發明的研究技術思路是采用脈沖調制的射頻電源來激勵大氣壓等離子體射流，通過脈沖占空比的調整來降低等離子體溫度的同時在脈沖工作期間可以產生高電子密度，高電子溫度的等離子體放電和高密度活性自由基的等離子體射流；還有，為了避免等離子體污染我們采用了介質阻擋放電的形態對介質管內的工作氣體進行橫向激勵，這樣相對于多數采用縱向激勵電場獲得等離子體射流的放電形態來說又大大降低了激發維持電壓，使得電源的其它性能指標，如紋波系數等，得以提高，從而增加等離子體的穩定性；另外，本發明采用了紫外光輔助電離的方法，更加有利于在每一個放電周期中的電離激發，能夠進一步降低所需的激發維持電壓。?

本發明的技術方案是等離子體射流在石英玻璃管1內產生，石英玻璃管內的激勵電場由安放在石英玻璃管兩側相對著的位置的平板形金屬電極2和3建立，在平板形金屬電極的上表面和下表面上分別放置石英玻璃板5和石英玻璃板4來固定整個平板形金屬電極2和3以及石英玻璃管1，在石英玻璃板4和5的外側正對著石英玻璃管1的位置附近分別放置紫外光源8和紫外光源9使得發射的紫外光透過石英玻璃板4或5以及石英玻璃管1的管壁照射在石英玻璃管1內流過的工作氣體，這樣構成所述等離子體放電部件；平板形金屬電極2接地，平板形金屬電極3由具有脈沖調制功能的射頻電源6經過網絡匹配器7驅動；在石英玻璃管1的射流輸出端按實際要求安裝相應尺寸的射流整形噴嘴。?

本發明所述大氣壓微尺度低溫等離子體射流發生裝置，射頻電源6工作頻率為13.56MHz的工業標準頻率，脈沖調制占空比在1％到100％范圍內變化；?所述石英玻璃管的內徑取值范圍為3微米到2毫米；所述石英玻璃管和石英玻璃板材料具有對紫外光低吸收，低散射和高透過率的光學特性。?

本發明的有益效果是在常壓開放的條件下獲得了沒有等離子體污染的物理尺寸能夠比例改變的微尺度等離子體射流，而且通過調整脈沖占空比控制等離子體的氣體溫度，在生物醫療的殺菌消毒和高精密的微納機械加工等諸多相關領域得到應用。?

附圖說明

附圖是大氣壓微尺度低溫等離子體射流發生裝置結構示意圖。?

圖中：1石英玻璃管；2平板形金屬電極；3平板形金屬電極；4石英玻璃板；5石英玻璃板；6射頻電源；7網絡匹配器；8紫外光源；9紫外光源。?

具體實施方式

以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施方式。?