[發明專利]基于微等離子體噴槍產生大尺度大氣壓輝光放電的裝置及方法

在審

• 申請號: 201710388845.6
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN106998617A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 李雪辰;李亞茹;賈鵬英;張盼盼
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: H05H1/26
• 分類號: H05H1/26
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司13112
• 代理人: 蘇艷肅

技術領域

本發明涉及低溫等離子體技術領域，具體地說是一種基于微等離子體噴槍產生大尺度大氣壓輝光放電的裝置及方法。

背景技術

大氣壓輝光放電具有結構簡單、操作方便、不需要昂貴的真空裝置等優點，同時其產生的等離子體氣體溫度低、活性粒子濃度高、放電均勻，因而被廣泛應用于殺菌消毒、臭氧合成、污水處理和材料表面改性等領域。

在國內外，關于輝光放電等離子體技術有了一定的研究和利用。如專利文件CN1694324A中提出了一種利用與高頻電容型介質阻擋放電裝置無電路聯系的外加等離子體源為放電空間注入初始等離子體，增加放電空間的電荷密度，實現了大氣壓輝光放電。但其放電氣隙間距較小（2~6mm），不利于對大尺度材料的處理。專利CN103179772A公開了利用介質阻擋放電中產生的活性粒子及紫外光電離點燃金屬棒電極與平板電極之間的直流放電通道，從而產生較大氣隙間距的直流輝光放電，能夠對大尺度物體進行快速有效處理。但其介質阻擋放電的驅動電壓高達10kV，并且所用氬氣的氣體流量較大（3000mL/min），這些條件無疑都提高了生產成本。因此，如何在大氣壓下利用較低的電壓和較小的氣流來產生較大尺度的直流輝光放電等離子體顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的之一就是提供一種基于微等離子體噴槍產生大尺度大氣壓輝光放電的裝置，以解決現有放電裝置放電氣隙間距較小以及成本較高的問題。

本發明的目的之二就是提供一種基于微等離子體噴槍產生大尺度大氣壓輝光放電的方法。

本發明的目的之一是這樣實現的：

一種基于微等離子體噴槍產生大尺度大氣壓輝光放電的裝置，包括放電機構、供氣機構和供電機構；

所述放電機構包括介質管、針電極、環電極以及平板電極，所述針電極位于所述介質管內，所述介質管的一端敞口，所述環電極位于所述介質管的敞口端處并與地線相接，所述平板電極與所述介質管的敞口端相對設置，在所述介質管上遠離敞口端的位置設有進氣口，所述進氣口與所述供氣機構相連；所述放電機構設置于開放空間內，所述針電極靠近環電極的一端為放電端，在所述針電極的放電端與平板電極之間形成放電區域；

所述供氣機構包括供氣管路和提供工作氣體的氣瓶，所述供氣管路的一端與所述介質管的進氣口相連通，所述供氣管路的另一端連接所述氣瓶，在所述供氣管路上設置有氣閥、氣壓表和流量計；

所述供電機構包括第一高壓直流電源和第二高壓直流電源，所述第一高壓直流電源電連接所述針電極，所述第二高壓直流電源電連接所述平板電極；在所述第一高壓直流電源與針電極之間連接有第一鎮流電阻，在所述第二高壓直流電源與平板電極之間連接有第二鎮流電阻?

所述平板電極設置于一個絕緣桌面上，所述絕緣桌面上設置有水平放置的導軌，在所述導軌上接有可定位的滑動支架，所述平板電極固定在所述滑動支架上，并可隨滑動支架在所述導軌上左右移動；即可調整所述介質管敞口端與所述平板電極之間的距離。

所述工作氣體為氮氣、惰性氣體或氮氣與惰性氣體的混合氣體。

所述介質管由絕緣材料玻璃、石英或聚四氟乙烯制成，所述介質管的內徑為70~200μm。

所述針電極由金屬材料鎢、銅或鐵制成，所述針電極的直徑為20~150μm，所述針電極的放電端端面為平面或錐面，所述錐面優選具有適當的曲率。

所述環電極的由金屬材料銅、鋁或鐵制成，所述環電極的內徑為70~200μm，所述環電極所圍成的內圈圓的面積大于所述針電極放電端的端面面積。

所述平板電極由金屬材料鎢、銅或鐵制成，平板電極的板面面積大于所述介質管敞口端的面積；所述平板電極為圓形或頂角為圓角的多邊形，平板電極板面的邊緣具有適當的曲率，以避免出現尖端放電。

所述介質管的敞口端與平板電極之間的距離為1~240mm；所述第一高壓直流電源的電壓范圍為-60kV~0kV，所述第二高壓直流電源的電壓范圍為0kV~60kV；所述第一鎮流電阻和第二鎮流電阻的阻值為50 kΩ~20 MΩ，使得放電維持在連續的輝光放電階段。

本發明的目的之二是這樣實現的：

本發明提供了利用上述放電裝置產生大尺度輝光放電的方法，其步驟如下：

a、設置上述放電裝置；

b、打開所述供氣管路上的氣閥，由所述氣瓶向所述介質管內通入工作氣體；

c、打開第二高壓直流電源的開關，使平板電極具有一定的電壓值；