[發(fā)明專利]聚焦冷等離子體處理3D物體的裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810085228.3
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108322984A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發(fā)明（設計）人: 邵濤;王瑞雪;徐暉;章程;嚴萍
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H05H1/24
• 分類號: H05H1/24
• 代理公司: 北京君泊知識產(chǎn)權代理有限公司 11496
• 代理人: 王程遠;胡玉章

本發(fā)明公開了一種聚焦冷等離子體處理3D物體的裝置，該裝置包括：射流支架為橫截面為正多邊形的柱體，且在其厚度方向的中心位置處設有豎直通孔；介質阻擋管設有若干個，且每個介質阻擋管的一端穿過其對應的射流支架的側面伸入射流支架的豎直通孔中；鎢電極固定于介質阻擋管的中軸線處，且數(shù)量與介質阻擋管的數(shù)量相同；支撐軸豎直設于射流陣列的一側；移動機械臂一端與支撐軸移動連接，移動機械臂另一端與樣品緊固件連接；樣品緊固件下端設有絕緣夾持結構用于夾持待處理樣品；氣路室、線路室，其二者均勻橫截面為正多邊形的中空柱體，氣路室設于線路室的上端，且射流支架嵌套在氣路室中。

技術領域

本發(fā)明涉及等離子體處理物體表面技術領域，具體而言，涉及一種聚焦冷等離子體處理3D物體的裝置及方法。

背景技術

目前大氣壓低溫等離子體已被廣泛應用于材料表面改性領域，由于等離子體中含有大量的激發(fā)態(tài)原子、分子和自由基等，極易與樣品表面發(fā)生物理化學反應，從而達到在不改變材料整體特性的前提下提高表面的某些性質的目的。大氣壓等離子體射流是目前應用廣泛的產(chǎn)生等離子體的方法之一，通過工作氣體將等離子體由放電區(qū)域引導至待處理樣品表面，從而降低了高能粒子對樣品表面的刻蝕、損傷，同時可對樣品表面不規(guī)則的樣品進行處理，因此在材料表面處理方面有著無可比擬的優(yōu)勢。

目前國內(nèi)外使用大氣壓冷等離子體對材料表面進行處理的方法主要為平板型DBD和管狀射流，其中平板型DBD由于受制于其放電結構只能處理薄片型樣品，因此只能用于實驗探究中而難以應用于實際工程中；射流一般都是由管狀放電結構產(chǎn)生，受制于放電機理其管壁的內(nèi)徑一般為幾毫米，因而產(chǎn)生的等離子體作用區(qū)域較小，無法對較大面積的樣品表面進行快速、均勻處理。

為達到對樣品表面進行大面積處理的目的，相關研究人員考慮使用等離子體射流陣列處理樣品。申請公布號為CN 103298234 A的專利報道了一種通過帶動三管射流旋轉產(chǎn)生更大面積的低溫等離子體射流產(chǎn)生裝置，該裝置使用旋轉軸與射流管相連接，通過電機帶動旋轉體以及與其相連的介質管和金屬電極繞中心軸線旋轉，氣體由介質管噴出形成低溫等離子體射流，并且經(jīng)過電極的轉動形成更大面積的管狀低溫等離子體射流。由于射流介質管之間是線性排列的，等離子體射流之間會產(chǎn)生相互影響，導致無法對材料表面進行均勻處理。申請公布號為CN 103997842 A的專利報道了一種提高大氣壓等離子體射流陣列空間均勻性的方法，通過在工作氣體中添加氧氣，使得使等離子體射流陣列具有最優(yōu)的空間均勻性。申請公布號為CN 106034371 A的專利報道了一種等離子體射流陣列協(xié)同機械旋轉運動的材料處理裝置，射流陣列產(chǎn)生的多個等離子體射流通過帶電粒子之間的相互作用耦合為較大面積的均勻化低溫等離子體，射流陣列通過支架固定在載物臺上方，同時與機械運動協(xié)同以達到對材料表面進行大面積均勻處理。

綜上可知，目前使用大氣壓低溫等離子體處理材料表面的方法一般有平板型DBD、管式射流和射流陣列。其中平板型DBD和單一的管式射流受制于其放電結構處理的范圍較小，處理效率低下；而射流陣列一般都是將射流管進行線性排列，而且經(jīng)過優(yōu)化調(diào)節(jié)和耦合作用使射流陣列產(chǎn)生均勻的大面積低溫等離子體，可以在一定程度上增大處理面積，但仍局限于對平面材料的處理。考慮到電極、電抗器和絕緣支撐結構等具有三維結構，因此研發(fā)可以對任意不規(guī)則結構的物體表面實現(xiàn)均勻處理的冷等離子裝置，具有較高的實用意義和工業(yè)應用價值。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種聚焦冷等離子體處理3D物體的裝置及方法，可在大氣壓下快速、均勻地對任意形狀的3D物體表面進行處理。

本發(fā)明提供了一種聚焦冷等離子體處理3D物體的裝置，該裝置包括：

射流陣列，其包括射流支架、鎢電極和介質阻擋管，所述射流支架是橫截面為正多邊形的柱體，且在其厚度方向的中心位置處設有豎直通孔；所述介質阻擋管設有若干個，且每個所述介質阻擋管的一端穿過其對應的射流支架的側面伸入所述射流支架的豎直通孔中；所述鎢電極固定于所述介質阻擋管的中軸線處，所述鎢電極的數(shù)量與所述介質阻擋管的數(shù)量相同；