[發明專利]一種引入保護氣的大氣壓非平衡等離子體射流裝置

有效

• 申請號: 201810814512.X
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN108770169B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 張芝濤;劉璞;俞哲;劉蕊;曹慧娟;孫振宇
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: H05H1/24
• 分類號: H05H1/24
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

本發明屬于氣體放電與應用技術領域，涉及一種引入保護氣的大氣壓非平衡等離子體射流裝置。該裝置包括大氣壓等離子體射流槍體和供氣供電控制裝置；大氣壓等離子體射流槍體用于產生可利用保護氣調控活性粒子成分的大氣壓非平衡等離子體射流；供氣供電控制裝置用于為大氣壓非平衡等離子體射流槍體提供可控的工作氣體、保護氣體及高頻高電壓激勵。本發明將保護氣體引入到大氣壓等離子體射流的形成和發展過程中，顯著降低大氣環境對大氣壓非平衡等離子體射流的影響，實現大氣壓非平衡等離子體射流活性粒子成分的有效調控，提升大氣壓非平衡等離子體射流的應用效果，為大氣壓非平衡等離子體射流醫學及材料表面處理等應用提供一種簡便實用的技術裝置。

技術領域

本發明屬于氣體放電與應用技術領域，涉及一種引入保護氣的大氣壓非平衡等離子體射流裝置。

背景技術

大氣壓等離子體射流具有將等離子體產生與應用空間分離，并能在開放空間內傳播的優點，在材料處理、等離子體噴涂、等離子體切割、等離子體生物醫學等領域獲得了廣泛應用。大氣壓非平衡等離子體射流由于電子溫度高、重粒子溫度低，能耗小，應用操作簡便，近年來在材料表面改性、等離子體醫學應用等領域獲得了迅猛發展，成為大氣壓等離子體應用領域最為重要的發展方向之一。

然而，目前的大氣壓非平衡等離子體射流均是在大氣環境空間形成和應用的，勢必造成空氣的摻混，進而影響了大氣壓非平衡等離子體射流的特性和活性粒子成分，且由于空氣成分隨時間和地點的不同差異很大，大氣壓非平衡等離子體射流的特性和活性粒子成分難以精準控制，導致大氣壓非平衡等離子體射流在實際應用中的效果不穩定，阻礙了大氣壓非平衡等離子體射流應用技術的發展。

如果能將大氣壓等離子體射流加以保護，使其能與大氣環境相隔離，減少空氣成分對大氣壓等離子體射流的干擾，必然能使大氣壓非平衡等離子體射流特性和活性粒子成分更加穩定，顯著提升大氣壓等離子體射流的應用效果。專利201110300103.6公開了一種采用同軸保護氣流的等離子體射流保護罩，該保護罩安裝有保護氣入口導管，保護氣體從該導管流進，作為主射流的引射氣體，并冷卻保護罩。但由于該保護罩與等離子體發生裝置相分離，增加了使用的復雜性，且保護的等離子體為高溫熱電弧等離子體，因此難以在低溫大氣壓非平衡等離子體射流裝置上應用；專利201210141257.X公開了一種等離子體射流保護罩，該保護罩的射流芯體一端面設有兩組進氣孔并與內、外環配合形成內、外兩層保護氣，形成的兩層保護氣環向前延伸以使等離子體射流與大氣有效隔離。該發明是在大氣等離子體噴涂設備——噴槍上安裝一個保護裝置，通過氣體保護，隨焰流一起的全融或半融狀態下的粉末受兩層保護于保護氣中，讓其與大氣隔離，減少其在高溫中的氧化和氮化，提高靶材膜層質量。但該保護罩為大氣等離子體噴涂設備——噴槍上的附加裝置，同樣會增加使用的復雜性，影響噴槍使用的靈活性，且保護的等離子體也為高溫熱電弧等離子體，因此同樣難以在低溫大氣壓非平衡等離子體射流裝置上應用；授權專利201720752705.8公開了一種混合氣體等離子體射流滅菌裝置，該裝置可以進行多種氣體的快速有效混合，并在混合氣氛下進行放電調節，使得低電壓下也可產生滅菌能力強的等離子體射流。雖然該裝置產生的射流為低溫大氣壓非平衡等離子體射流，且可通過混合氣調節活性粒子成分，但由于缺乏有效的保護，大氣壓非平衡等離子體射流仍然會與空氣直接接觸摻混，進而影響大氣壓非平衡等離子體射流特性及其活性粒子成分，降低了大氣壓非平衡等離子體射流的應用效果。可見，開發能夠隔離大氣，防止空氣干擾的大氣壓非平衡等離子體射流裝置非常必要。

發明內容

本發明針對現有大氣壓等離子體射流裝置應用中存在的問題，提供一種引入保護氣的大氣壓非平衡等離子體射流裝置。該裝置利用保護氣將大氣壓非平衡等離子體射流與大氣環境相隔離，大幅度降低了空氣對大氣壓非平衡等離子體射流的干擾，并依此實現對大氣壓非平衡等離子體射流特性及其活性粒子成分的有效調控，為大氣壓非平衡等離子體射流醫學及材料表面處理等應用提供一種新的更易調控的技術裝置。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：