[發(fā)明專(zhuān)利]介質(zhì)阻擋放電增強(qiáng)型低溫等離子體電刷發(fā)生裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210006023.4
• 申請(qǐng)日: 2012-01-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102448239A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段憶翔;趙衛(wèi);湯潔;王屹山
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H05H1/24
• 分類(lèi)號(hào): H05H1/24
• 代理公司: 西安智邦專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 徐平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體電刷發(fā)生裝置。?

背景技術(shù)

中國(guó)專(zhuān)利ZL201120020842.5《大氣壓低溫等離子體電刷發(fā)生裝置及其陣列組合》中公開(kāi)的大氣壓低溫等離子體電刷發(fā)生裝置，由一個(gè)主體腔室，兩個(gè)電極，一個(gè)限流電阻，一個(gè)質(zhì)量流量計(jì)和一個(gè)電源設(shè)備組成。主體腔室包括兩個(gè)端口，一個(gè)端口為進(jìn)氣端口，另一個(gè)端口為出氣端口，主體腔室內(nèi)靠近該出氣端口的部分自然形成窄縫腔體。在主體腔室內(nèi)部，靠近出氣端口布置著兩個(gè)電極。其中的一個(gè)電極與限流電阻連接。主體腔室是由如聚四氟乙烯一類(lèi)的聚合物或絕緣陶瓷材料制成；電極為耐熱的金屬材料。腔室中兩個(gè)電極正對(duì)的端面既可以是平面也可以是針尖狀。該裝置中的質(zhì)量流量計(jì)用來(lái)控制流經(jīng)腔室的等離子體氣流。電源設(shè)備提供直流或交流電壓。電路中串聯(lián)的限流電阻可以抑制陰極區(qū)域的電場(chǎng)波動(dòng)，限制兩極之間放電電流的大小，防止輝光放電轉(zhuǎn)變成電弧放電，從而使得在氣體腔室中可以產(chǎn)生穩(wěn)定的輝光放電。?

工作時(shí)，在兩個(gè)電極之間加上一定的電壓，等離子體維持氣體和活性氣體從進(jìn)氣端口流入腔室，流經(jīng)兩電極之間的區(qū)域時(shí)，將發(fā)生穩(wěn)定的等離子體氣體放電。在兩電極放電區(qū)間形成的等離子體氣流從腔室的窄縫流出，窄小的狹縫可確保等離子體氣體在噴出腔室的瞬間有較高的速度。從狹縫腔體快速流出的等離子體氣體攜帶著部分的熱量，正以此消除輝光放電的熱不穩(wěn)定因素。等離子體氣流以很快的速度從腔室噴出，向外延伸成刷狀穩(wěn)定的低溫等離子體射流，形成大氣壓低溫等離子體電刷。?

盡管與傳統(tǒng)的等離子體發(fā)生裝置相比，該裝置已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明、成本低廉，無(wú)需昂貴的真空系統(tǒng)就可以在常壓下產(chǎn)生低溫等離子體射流；操作安全方便，對(duì)被處理物品的尺寸和形狀沒(méi)有嚴(yán)格的限制。但是，其耗能較高。由于在放電回路中設(shè)置了限流電阻，在放電電流過(guò)大時(shí)將?會(huì)產(chǎn)生大量的焦耳熱而將其浪費(fèi)；其次，為生成較大體積的等離子體而增加放電電極之間的間距，間距的增加同時(shí)增大了兩電極之間的擊穿電壓，以及等離子體的放電功率。這樣不僅消耗和浪費(fèi)過(guò)多的能量，還對(duì)外界電源提出了更高的要求。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種介質(zhì)阻擋放電增強(qiáng)型低溫等離子體電刷發(fā)生裝置，對(duì)背景技術(shù)中的技術(shù)方案進(jìn)行改進(jìn)，以顯著降低能耗。?

為實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：?

介質(zhì)阻擋放電增強(qiáng)型低溫等離子體電刷發(fā)生裝置，包括具有進(jìn)氣端口和出氣端口的主體腔室和一對(duì)主放電電極，主體腔室由絕緣材料制成；所述出氣端口為窄縫狀，主體腔室內(nèi)靠近該出氣端口的部分形成窄縫腔體，出氣端口的寬度與厚度之比為5～100；所述主放電電極的放電端位于所述窄縫腔體處；其特殊之處在于：在進(jìn)氣端口與主放電電極的位置之間還設(shè)置有用以對(duì)工作氣體進(jìn)行預(yù)電離的一對(duì)平板電極，平板電極與主放電沿工作氣體流速方向的間距不小于1mm，平板電極的放電端面設(shè)置有絕緣層。?

上述窄縫腔體的結(jié)構(gòu)形式可以是：主體腔室內(nèi)自進(jìn)氣端口至出氣端口逐漸收縮或趨于扁平；或者主體腔室內(nèi)整體即為窄縫腔體，效果更佳。?

若優(yōu)選上述所述主體腔室內(nèi)整體為長(zhǎng)方體的窄縫腔體，平板電極的金屬表面沿長(zhǎng)方體寬邊平行緊貼窄縫腔體外壁上，窄縫腔體的腔壁作為平板電極介質(zhì)阻擋放電的絕緣介質(zhì)層。(若將平板電極置于主體腔室內(nèi)部則有以下不利因素：其一，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上將更復(fù)雜；其二，會(huì)讓更多的電極與等離子體接觸，這樣不僅會(huì)腐蝕電極，而且還會(huì)讓等離子體中含有不利的成份；其三，經(jīng)理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，介質(zhì)阻擋放電置于內(nèi)部時(shí)的效果與置于外部基本相當(dāng)。)?

上述主放電電極的回路上最好再串聯(lián)限流電阻。?

為平板電極提供放電電壓的電源采用交流電源，交流電源的頻率從工頻至13.56MHz的射頻范圍內(nèi)可調(diào)；電源模式為連續(xù)或脈沖形式；其中，平板電極的的放電電流有效值不大于10mA。(放電電壓幅值根據(jù)因放電電壓與窄縫寬度、工作氣體類(lèi)別、兩邊的腔壁厚度確定，一般在100～9000伏。)?

上述平板電極介質(zhì)阻擋放電功率不大于1W時(shí)，工作氣體流速為1～100L/min；以1～30L/min更佳。?

上述主體腔室(的腔壁)可以由聚四氟乙烯、絕緣陶瓷或兩者的混合材料制成。?

上述主放電電極和平板電極最好采用由銅、鋁、鎢、鎳、鉭、鉑或其合金制成的電極，兩個(gè)主放電電極相互正對(duì)的放電端面為平面或針尖狀。?

較之于背景技術(shù)，本發(fā)明具有以下顯著效果：?