[實(shí)用新型]大氣壓介質(zhì)阻擋長(zhǎng)射流冷等離子體發(fā)生裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220327338.4
• 申請(qǐng)日: 2012-07-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202799362U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏鈺;舒興勝;方世東;沈潔;左瀟;叢杰;陳龍威
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H05H1/26
• 分類(lèi)號(hào): H05H1/26
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及等離子體的射流裝置領(lǐng)域，具體為大氣壓介質(zhì)阻擋長(zhǎng)射流冷等離子體發(fā)生裝置。

背景技術(shù)

近年來(lái)射流等離子體以其特殊的性質(zhì)受到科學(xué)和工程領(lǐng)域越來(lái)越多的關(guān)注。等離子體，特別是大氣壓冷等離子體，由于其氣體溫度低，電子溫度高，而且含有具有高活性激發(fā)態(tài)粒子、原子及帶電粒子等，被廣泛應(yīng)用在材料表面改性、滅菌、微生物處理等眾多領(lǐng)域。此外，大氣壓冷等離子體技術(shù)無(wú)需真空系統(tǒng)，因此大大減少真空設(shè)備的制造和維護(hù)費(fèi)用，而且可放寬對(duì)被處理工件的集合尺寸，減少其應(yīng)用范圍的限制。因此大氣壓冷等離子體日益得到國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的關(guān)注，并在眾多領(lǐng)域都將有著非常廣闊的應(yīng)用前景。

大氣壓下，由于工作氣體擊穿電壓相對(duì)較高，放電間隙距離很短，一般為毫米和厘米量級(jí)，并且因其屬于內(nèi)處理方式，直接限制了被處理物品的形狀、大小和材料，因此在許多應(yīng)用領(lǐng)域都受到了很大的限制。如果采用等離子體間接處理（比如遠(yuǎn)程等離子體），由于其中許多活性成分和帶電粒子壽命非常短暫，以至于還沒(méi)達(dá)到處理物表面就消失，導(dǎo)致處理效率非常低。為了解決上述問(wèn)題，人們采取大氣壓冷等離子體射流裝置，大氣壓冷等離子體射流將等離子體區(qū)與電極區(qū)分離，其可以直接在外界空間中產(chǎn)生冷等離子體射流，是一種非平衡態(tài)、類(lèi)輝光等離子體發(fā)生技術(shù)，可以在較低的溫度下獲得化學(xué)反應(yīng)所需的活性粒子，具有特殊的光、熱、聲、電等物理過(guò)程和化學(xué)過(guò)程，因此在材料表面處理、納米技術(shù)、薄膜沉積、刻蝕、醫(yī)療器具消毒、臭氧生成、化學(xué)合成、環(huán)境治理、纖維改性、新型光源、飛行器減阻和隱形等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，是目前國(guó)際上等離子體應(yīng)用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。并可以直接處理物品，同時(shí)被處理物品的形狀和大小不受任何限制。

然而，大氣壓射流冷等離子體仍有其局限性：（1）大氣壓射流冷等離子體的射流長(zhǎng)度有限，在進(jìn)行某些深度表面處理，比如帶有很深凹點(diǎn)的表面時(shí)，等離子體無(wú)法伸入到凹點(diǎn)以內(nèi)等特殊位置（2）大氣壓射流冷等離子體的氣體溫度仍然比較高，多數(shù)大氣壓射流冷等離子體的氣體溫度還在上百度左右。因此，研發(fā)一種新型長(zhǎng)射流冷等離子體發(fā)生裝置具有非常重要的意義。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種大氣壓介質(zhì)阻擋長(zhǎng)射流冷等離子體發(fā)生裝置，以解決傳統(tǒng)的大氣壓射流等離子體長(zhǎng)度有限、處理樣品表面形狀受限、出口處的等離子體溫度過(guò)高的問(wèn)題。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為：

大氣壓介質(zhì)阻擋長(zhǎng)射流冷等離子體發(fā)生裝置，包括有筒形外殼，所述筒形外殼一端為出氣口，一端封閉，其特征在于：所述的筒形外殼的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)有兩個(gè)進(jìn)氣口，位于筒形外殼內(nèi)設(shè)有兩個(gè)與進(jìn)氣口相對(duì)應(yīng)的擋板，氣體通過(guò)擋板導(dǎo)入筒形外殼內(nèi)，一個(gè)電極通過(guò)筒形外殼的封閉端伸入到筒形外殼內(nèi)，所述的電極表面套裝有小石英玻璃管，筒形外殼的出氣口處連接有一個(gè)長(zhǎng)度不小于165厘米的可移動(dòng)石英玻璃管。所述的單電極通過(guò)導(dǎo)線與頻率為32kHz～50?kHz的交流高壓外部電源連接。

本實(shí)用新型中，外部電源為交流高壓電源。單電極采用金屬銅材料，工作氣體是氬氣，進(jìn)氣口對(duì)稱(chēng)分布，擋板可以起到導(dǎo)流的作用，保證其達(dá)到層流的流動(dòng)狀態(tài)，減少能量損失，提高射流的長(zhǎng)度；電極表面的石英玻璃管可有效防止等離子體向電弧放電轉(zhuǎn)化，有效降低放電電流，降低等離子體射流運(yùn)行功率。有一定流速的工作氣體流從筒形外殼兩側(cè)的兩個(gè)對(duì)稱(chēng)進(jìn)氣口進(jìn)入，通過(guò)擋板流入到單電極處，在電極處被高壓電場(chǎng)擊穿，形成等離子體，氣流使其形成射流，并有效降低等離子體射流溫度至室溫或略高于室溫，射流等離子體通過(guò)165厘米長(zhǎng)可移動(dòng)石英管射出，產(chǎn)生新型大氣壓冷等離子體長(zhǎng)射流。

本實(shí)用新型能在大氣壓下穩(wěn)定工作，射流長(zhǎng)度達(dá)165厘米（長(zhǎng)度可隨著石英玻璃管的移動(dòng)而改變），并保持等離子體溫度為室溫或略高于室溫，利于降低成本（無(wú)需真空設(shè)備），可以方便產(chǎn)生富含高活性粒子射流冷等離子體。出口處的射流長(zhǎng)度還能通過(guò)電源參數(shù)（電壓、頻率等）和進(jìn)氣流量改變，因此，本實(shí)用新型將大大提高等離子體應(yīng)用范圍，推動(dòng)等離子體在各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，例如等離子體刻蝕、材料表面改性、疾病治療等。此項(xiàng)實(shí)用新型將有效降低運(yùn)行成本，拓寬大氣壓等離子體射流的應(yīng)用范圍。?

本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）采用交流電源在大氣壓下形成等離子體射流，減少低氣壓放電時(shí)的復(fù)雜真空設(shè)備，降低裝置成本。

（2）裝置簡(jiǎn)單便于實(shí)際應(yīng)用。

（3）射流長(zhǎng)度達(dá)165厘米，便于伸入到一般射流難以處理到的表面進(jìn)行處理。

（4）射流長(zhǎng)度可隨著可移動(dòng)石英玻璃管的移動(dòng)而改變，以便處理各種形狀的樣品表面。