[發(fā)明專利]一種增強(qiáng)型微波液相放電等離子體發(fā)生裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310162379.1
• 申請(qǐng)日: 2013-05-03
• 公開（公告）號(hào): CN103269559A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫冰;王波;嚴(yán)志宇;朱小梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號(hào): H05H1/46
• 分類號(hào): H05H1/46
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)型微波液相放電等離子體發(fā)生裝置。

背景技術(shù)

等離子體是物質(zhì)存在的第四態(tài)，因其中含有高能活性粒子而被廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)及材料合成等領(lǐng)域。傳統(tǒng)概念的等離子體產(chǎn)生的主要方式為氣相中的輝光放電、電弧放電、微波氣相放電等氣體物理放電，而在氣相放電過(guò)程中，由于等離子密度較小，因此在污染物處理及化學(xué)氣相沉積方面有所限制。由于微波放電等離子體具有空間分布大、密度相對(duì)較高的特點(diǎn)，在等離子體沉積等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但在微波氣相放電過(guò)程中，如果水蒸汽的含量增加較大，則等離子體發(fā)生極易淬滅，對(duì)于高水蒸氣應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。除此之外，氣相等離子體在液相中的應(yīng)用由于存在氣液轉(zhuǎn)換效率問(wèn)題，一直以來(lái)是一個(gè)困擾國(guó)內(nèi)外專家的重要問(wèn)題。近幾年國(guó)內(nèi)外很多專家力求在液相中產(chǎn)生微波等離子體，從而產(chǎn)生具有較大空間分布和較高密度的等離子體，且液體中產(chǎn)生的等離子體不需要?dú)庖恨D(zhuǎn)換，具有較高的應(yīng)用效率。但是在微波液相放電中，所設(shè)計(jì)的放電電極既要保證微波能量有效的注入液體中，同時(shí)還要保證電極附近的場(chǎng)強(qiáng)足夠擊穿氣化的液體氣泡，因此，需要解決以下兩個(gè)問(wèn)題：

1、放電電極阻抗與饋線阻抗能較好的匹配，從而減少微波的反射，保證微波能量有效的注入。

2、輸入的微波能量能大量的從局部注入液體中，不僅可以使電極周圍的液體迅速氣化成氣泡，同時(shí)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)能將氣泡擊穿。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題的提出，而研制一種既能保證電極阻抗與饋線阻抗實(shí)現(xiàn)較好的匹配，又能保證電極附近的場(chǎng)強(qiáng)足夠擊穿氣化的液體氣泡，放電過(guò)程持續(xù)強(qiáng)烈的微波液相放電裝置。

本發(fā)明的技術(shù)手段如下：

一種增強(qiáng)型微波液相放電等離子體發(fā)生裝置，包括：微波放電電極、固定盤、微波輸入接頭和懸浮電極；所述微波放電電極底端通過(guò)固定盤與微波輸入接頭頂端活動(dòng)連接；所述電極內(nèi)導(dǎo)體上方設(shè)有懸浮電極；所述微波放電電極由軸向平行的電極內(nèi)導(dǎo)體、陶瓷管和電極外導(dǎo)體依次由內(nèi)到外構(gòu)成；所述陶瓷管套設(shè)于電極內(nèi)導(dǎo)體外側(cè)壁上；所述陶瓷管與電極外導(dǎo)體之間具有的間隙中均勻填充有硅膠；所述陶瓷管頂端端部與電極內(nèi)導(dǎo)體頂端端部平齊且高于電極外導(dǎo)體頂端端部；所述微波輸入接頭由軸向平行的輸入接頭內(nèi)導(dǎo)體、密封固定塊和輸入接頭外導(dǎo)體依次由內(nèi)到外構(gòu)成；所述輸入接頭內(nèi)導(dǎo)體通過(guò)密封固定塊與輸入接頭外導(dǎo)體密封連接；所述密封固定塊套設(shè)于輸入接頭內(nèi)導(dǎo)體上并與之過(guò)盈配合；所述密封固定塊具有嵌入到輸入接頭外導(dǎo)體側(cè)壁中的環(huán)狀凸起部；所述輸入接頭外導(dǎo)體側(cè)壁上設(shè)有與環(huán)狀凸起部相配合的環(huán)狀凹槽；

作為優(yōu)選，所述電極內(nèi)導(dǎo)體和懸浮電極由鈦金屬材料制成；

作為優(yōu)選，所述懸浮電極通過(guò)連接固定盤和懸浮電極的支柱固定；

作為優(yōu)選，所述支柱上部設(shè)置有支撐懸浮電極的平臺(tái)，所述平臺(tái)至固定盤上表面的距離大于電極內(nèi)導(dǎo)體頂端至固定盤上表面的距離；

作為優(yōu)選，所述固定盤中心設(shè)有兩端分別旋入微波放電電極和微波輸入接頭的螺紋通孔；

作為優(yōu)選，所述陶瓷管底端端部與電極外導(dǎo)體底端端部平齊；所述電極內(nèi)導(dǎo)體底端端部高于陶瓷管底端端部，該電極內(nèi)導(dǎo)體底端連接輸入接頭內(nèi)導(dǎo)體頂端；

作為優(yōu)選，所述密封固定塊采用聚四氟乙烯材質(zhì)。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的一種增強(qiáng)型微波液相放電等離子體發(fā)生裝置，采用微波放電電極與微波輸入接頭通過(guò)固定盤活動(dòng)連接，微波放電電極和微波輸入接頭可以分別利用固定盤中心設(shè)有的螺紋通孔旋入固定盤并連接，既便于拆卸，也易于操作，使得更換組成部件如陶瓷管、電極內(nèi)導(dǎo)體等十分方便，通過(guò)電極內(nèi)導(dǎo)體外側(cè)壁上套設(shè)有陶瓷管，不僅能夠耐高溫，有效保護(hù)硅膠介質(zhì)，延長(zhǎng)電極使用壽命，節(jié)約成本，且通過(guò)調(diào)節(jié)陶瓷管的長(zhǎng)度，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)放電電極阻抗進(jìn)行調(diào)節(jié)，放電電極與饋線的阻抗匹配特性較好，從而減少微波的反射能量，增大入射能量，提高傳導(dǎo)性能，且陶瓷管頂端端部與電極內(nèi)導(dǎo)體頂端端部平齊，保證電極內(nèi)導(dǎo)體與液體接觸面較小，這樣微波能量能夠大量從局部注入液體中，使電極周圍的液體迅速氣化成氣泡，同時(shí)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)能將氣泡擊穿，在電極內(nèi)導(dǎo)體尖端產(chǎn)生等離子體，電極內(nèi)導(dǎo)體上方設(shè)有懸浮電極，使微波放電電極頂端電場(chǎng)以及氣泡的上升路徑發(fā)生改變，放電持續(xù)且增強(qiáng)，從而在液體中產(chǎn)生大量活性粒子，可以用于污染物處理及物質(zhì)合成，本發(fā)明設(shè)計(jì)靈活、物理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良，適于廣泛推廣。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的縱向剖面圖；

圖2是本發(fā)明所述微波放電電極的縱向剖面圖；

圖3是本發(fā)明所述微波輸入接頭的縱向剖面圖；