[實(shí)用新型]大氣壓條件下單電極產(chǎn)生低溫等離子體流的發(fā)射裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220656514.9
• 申請(qǐng)日: 2012-12-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203233588U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)良淏;萬(wàn)良慶
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京蘇曼等離子科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H05H1/24
• 分類(lèi)號(hào): H05H1/24
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及氣體放電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大氣壓條件下單電極產(chǎn)生低溫等離子體流的發(fā)射裝置。

背景技術(shù)

低溫等離子體中存在大量的活性粒子，比通常的化學(xué)反應(yīng)器所產(chǎn)生的活性粒子種類(lèi)更多活性更強(qiáng)，更易于和所接觸的材料表面以及各類(lèi)氣體發(fā)生反應(yīng)。因此，在材料、環(huán)保等領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用前景，比如材料表面改性、等離子體刻蝕、固體薄膜沉積、滅菌消毒、空氣凈化、大氣污染處理等等。

現(xiàn)有技術(shù)中，雖然低氣壓下容易產(chǎn)生相對(duì)均勻的放電等離子體，但其產(chǎn)生的過(guò)程需要真空環(huán)境，這給工業(yè)應(yīng)用帶來(lái)了諸多不便；相比較而言，大氣壓下等離子體的產(chǎn)生，不需要昂貴的真空設(shè)備，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的研究者都非常關(guān)注常壓下等離子體的特性及其應(yīng)用。

介質(zhì)阻擋放電DBD技術(shù)作為一種特殊的氣體放電形式，通過(guò)在電極間引入阻擋介質(zhì)，可在放電發(fā)生時(shí)限制放電電流的自由增長(zhǎng)，組織電極間火花放電或者弧光放電的形成，具有放電功率密度適中的特點(diǎn)，并可以采用多種放電結(jié)構(gòu)、混合氣體和不同的輸入功率、電壓、頻率、氣壓氣流等工作條件，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，非常適合工業(yè)化應(yīng)用。但其存在一個(gè)難以克服的問(wèn)題，即普通的平行平板型大氣壓介質(zhì)阻擋放電因放電區(qū)域受限于兩極板之間的狹小區(qū)域，因而不能處理復(fù)雜結(jié)構(gòu)的材料或者尺寸較厚的材料，其工業(yè)應(yīng)用范圍存在一定的局限性。

其他低溫等離子體的射流裝置也存在噴射距離短或者只能適應(yīng)于惰性氣體環(huán)境的問(wèn)題。例如在“大氣壓介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生低溫等離子體的射流裝置”發(fā)明專(zhuān)利中采用的技術(shù)方案是介質(zhì)阻擋放電方式，由于低溫等離子體中的電子和離子在離開(kāi)電場(chǎng)區(qū)后的壽命非常的短，雖然可以形成低溫等離子體的射流，但噴出的低溫等離子體行程非常的短，一般很難超過(guò)20mm的噴射距離。又如在“大氣壓下單極射頻電容耦合低溫等離子體發(fā)生方法及裝置”發(fā)明專(zhuān)利中射流的工作氣體必須是惰性氣體，并且設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，噴射出的低溫等離子體的惰性氣體射流遇空氣后惰性氣體即被稀釋?zhuān)瑖姵龅牡蜏氐入x子體行程也非常的短，一般也很難超過(guò)20mm的噴射距離。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)以上噴射距離短、工作環(huán)境受限于惰性氣體等問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種大氣壓條件下單電極產(chǎn)生低溫等離子體流的發(fā)射裝置，實(shí)現(xiàn)了常壓下低溫等離子體流的產(chǎn)生和發(fā)射，有效地改善了低溫等離子體流的噴射距離，并且其工作環(huán)境不限于惰性氣體。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案，大氣壓條件下單電極產(chǎn)生低溫等離子體流的發(fā)射裝置，包括氣流裝置、高壓電源、線(xiàn)電極和金屬球電極，氣流裝置由氣源、流量計(jì)、截流閥、進(jìn)氣管組成并通過(guò)氣體管路順序連接，其特征在于，線(xiàn)電極的一端固定在金屬球電極上，金屬球電極安裝于介質(zhì)管的一端，并密封介質(zhì)管端口；線(xiàn)電極的長(zhǎng)度小于介質(zhì)管的長(zhǎng)度，線(xiàn)電極置于介質(zhì)管內(nèi)的軸線(xiàn)中心位置，線(xiàn)電極的另一端懸置于介質(zhì)管的噴嘴內(nèi)側(cè)；在介質(zhì)管上低于其與金屬球電極的結(jié)合處安置進(jìn)氣管，進(jìn)氣管與介質(zhì)管連通；金屬球電極和高壓電源的高壓輸出端通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接，高壓電源的低壓端接地。

電源供電后，在線(xiàn)電極的噴嘴端產(chǎn)生低溫等離子體，經(jīng)氣源供氣的氣流輸送到介質(zhì)管外，形成等離子體流。被輸送出的等離子體由于是導(dǎo)線(xiàn)的氣體，線(xiàn)電極上的高壓電場(chǎng)隨即向氣流的方向延伸，等離子體也將會(huì)隨著氣流的路徑繼續(xù)向前擴(kuò)展，知道向外擴(kuò)展的電場(chǎng)強(qiáng)度低于工作氣體的電離電壓，等離子體向前擴(kuò)展的強(qiáng)度才會(huì)逐漸減小直至停止。由于線(xiàn)電極的另一端被固定在金屬球電極上，金屬球電極的曲率半徑遠(yuǎn)大于線(xiàn)電極噴嘴端，所以在球電極和線(xiàn)電極上施加高壓電場(chǎng)后，只會(huì)在線(xiàn)電極噴嘴端產(chǎn)生低溫等離子體，而不會(huì)在球電極上產(chǎn)生低溫等離子體。因此，大氣壓?jiǎn)坞姌O產(chǎn)生低溫等離子體的射流可以產(chǎn)生噴射距離比較遠(yuǎn)的等離子體射流。

本實(shí)用新型提供了大氣壓條件下單電極產(chǎn)生低溫等離子體流的發(fā)射裝置，其結(jié)構(gòu)合理，設(shè)計(jì)科學(xué)，有效地解決了其他放電結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的低溫等離子體向空間擴(kuò)展距離短的問(wèn)題。由于本發(fā)明的裝置所產(chǎn)生的等離子體流的宏觀溫度比較低，噴射的低溫等離子體行程遠(yuǎn)，可用于各種二維和三維形狀的高分子材料和各種絕緣材料的表面處理，其工業(yè)應(yīng)用前景廣闊。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型低溫等離子體流的發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

1-線(xiàn)電極、2-介質(zhì)管、3-進(jìn)氣管、4-金屬球電極、5-高壓電源、6-氣源、7-截流閥、8-流量計(jì)、9-等離子體流。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)、清楚、完整的說(shuō)明，以說(shuō)明本實(shí)用新型完全符合專(zhuān)利法要求的新穎性、創(chuàng)造性和實(shí)用性。應(yīng)當(dāng)注意，實(shí)施例描述的只是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施方式，不能用于限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。