[發(fā)明專利]產(chǎn)生大體積大氣壓等離子體的三電極放電裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210071551.8
• 申請日: 2012-03-19
• 公開（公告）號: CN102595757A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李雪辰;常媛媛;董麗芳
• 申請（專利權(quán)）人: 河北大學(xué)
• 主分類號: H05H1/24
• 分類號: H05H1/24
• 代理公司: 石家莊國域?qū)＠虡?biāo)事務(wù)所有限公司 13112
• 代理人: 胡澎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氣體放電裝置，具體地說是一種產(chǎn)生大體積大氣壓等離子體的三電極放電裝置。

背景技術(shù)

大氣壓等離子體已經(jīng)成為低溫等離子體研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。目前，大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體的常規(guī)方式有：電暈放電、弧光放電、介質(zhì)阻擋放電、噴槍等方式。這些產(chǎn)生方式存在的不足之處分別是：電暈放電所產(chǎn)生的等離子體微弱瘦小且效率很低，不適合大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用；弧光放電所產(chǎn)生的等離子體能量密度高，但卻需要更高的能量來產(chǎn)生等離子體，同時(shí)所產(chǎn)生的等離子體處于熱平衡狀態(tài)，氣體溫度很高，因此容易損傷工件；介質(zhì)阻擋放電的放電區(qū)域僅發(fā)生在兩個(gè)極板之間的狹小區(qū)域，所產(chǎn)生的非平衡低溫等離子體面積較大，但該等離子體的氣隙寬度很?。粐姌屟b置所產(chǎn)生的低溫等離子體的截面積較小。上述常規(guī)方式所產(chǎn)生的低溫等離子體的體積普遍較小，因而，在工業(yè)應(yīng)用的范圍上具有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種產(chǎn)生大體積大氣壓等離子體的三電極放電裝置,以解決常規(guī)方式所產(chǎn)生的低溫等離子體的體積較小的問題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種產(chǎn)生大體積大氣壓等離子體的三電極放電裝置，包括有同軸介質(zhì)管、接地平板水電極、鎢針電極和低溫等離子體發(fā)生電源；所述同軸介質(zhì)管為帶軸向中心內(nèi)腔且截面呈U形的雙層管狀密閉容器體，在所述密閉容器體中充滿水，在所述密閉容器體的側(cè)壁上開有通向中心內(nèi)腔、用以灌注工作氣體的進(jìn)氣口；所述鎢針電極從所述同軸介質(zhì)管的封口端穿入所述同軸介質(zhì)管的中心內(nèi)腔中，所述鎢針電極的前端位于所述同軸介質(zhì)管中心內(nèi)腔的敞口端處，所述鎢針電極的后端與所述低溫等離子體發(fā)生電源的輸出電極電連接；所述接地平板水電極位于所述同軸介質(zhì)管敞口端的外側(cè)，并與所述低溫等離子體發(fā)生電源的接地電極電連接。

所述鎢針電極位于所述同軸介質(zhì)管的軸心線上。

所述接地平板水電極為兩端設(shè)置電介質(zhì)的筒狀封閉容器體，在所述封閉容器體中充滿水。

所述同軸介質(zhì)管中心內(nèi)腔的敞口端為喇叭狀、平口狀或圓錐狀。

所述低溫等離子體發(fā)生電源是輸出電壓為0—40KV、電壓頻率為0—13.56MHz、輸出電壓的波形為脈沖波、正弦波或方波的高壓電源。

所述同軸介質(zhì)管采用石英、普通玻璃、云母或者聚四氟材料制作成型。

所述同軸介質(zhì)管與所述接地平板水電極之間的間距為0—10cm。

所述工作氣體為空氣、氬氣、氮?dú)饣蚝庵械囊环N，或是任意兩種以上的混合體。

本發(fā)明是以鎢針電極作為第一電極，以同軸介質(zhì)管作為第二電極，以接地平板水電極作為第三電極，由此構(gòu)成了一種產(chǎn)生低溫等離子體用的三電極放電裝置。當(dāng)?shù)蜏氐入x子體發(fā)生電源的交流、高頻、脈沖輸出電壓施加到三個(gè)電極上之后，在每半周期的主放電開始之前，由鎢針電極與同軸介質(zhì)管內(nèi)腔間形成的介質(zhì)阻擋放電區(qū)先被放電點(diǎn)燃，這個(gè)放電過程所產(chǎn)生的紫外線和活性粒子可以在由同軸介質(zhì)管與接地平板水電極之間形成的主放電區(qū)快速產(chǎn)生種子電子，從而幫助將主放電區(qū)的氣體擊穿，使主放電區(qū)的電極放電，產(chǎn)生低溫等離子體。

與傳統(tǒng)的兩電極DBD相比，本發(fā)明同軸DBD所產(chǎn)生的紫外線以及活性粒子可以不經(jīng)阻擋地進(jìn)入主放電區(qū)，能在主放電區(qū)產(chǎn)生高密度種子電子。而種子電子的密度越高，氣體擊穿電壓被降低的程度就越大，因此，本發(fā)明三電極放電裝置可以在較低電壓下產(chǎn)生放電。由于本發(fā)明三電極放電裝置顯著地降低了擊穿電壓，因此產(chǎn)生的等離子體的體積可明顯增大，放電過程還易于控制，并具有更高的電子溫度和能量密度。

本發(fā)明可用于制造等離子體燈、等離子體顯示、薄膜產(chǎn)生以及表面改性等多種技術(shù)領(lǐng)域，還可生成臭氧，用于廢水廢氣的處理、殺菌消毒和等離子體隱身等。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、低溫等離子體發(fā)生電源，2、鎢針電極，3、同軸介質(zhì)管，4、介質(zhì)阻擋放電區(qū)，5、敞口端，6、主放電區(qū)，7、接地平板水電極，8、電介質(zhì)，9、進(jìn)氣口。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明三電極放電裝置包括同軸介質(zhì)管3、接地平板水電極7、鎢針電極2和低溫等離子體發(fā)生電源1等四個(gè)部分。

其中，同軸介質(zhì)管3為帶軸向中心內(nèi)腔且截面呈U形的雙層管狀密閉容器體，在該密閉容器體中充滿水，在密閉容器體的側(cè)壁上開有通向中心內(nèi)腔的進(jìn)氣口9，用以灌注工作氣體。所述工作氣體可以是空氣、氬氣、氮?dú)饣蚝庵械囊环N，或是任意兩種以上的混合體。