[實(shí)用新型]浮動(dòng)電極增強(qiáng)介質(zhì)阻擋放電彌散等離子體射流發(fā)生裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820135879.4
• 申請(qǐng)日: 2018-01-26
• 公開（公告）號(hào): CN208001395U
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷冰瑩;李靜;湯潔;王靜;王屹山;張同意;趙衛(wèi);段憶翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): H05H1/24
• 分類號(hào): H05H1/24
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂

本實(shí)用新型提供一種浮動(dòng)電極增強(qiáng)介質(zhì)阻擋放電彌散等離子體射流發(fā)生裝置，能夠簡(jiǎn)便、可靠地實(shí)現(xiàn)大氣壓下氬氣彌散等離子體射流。該裝置包括由絕緣材料制成的圓筒形的主體腔室，主體腔室的外壁依次緊密套接有均為圓筒形的浮動(dòng)電極、接地電極，其中接地電極靠近出氣端口；在主體腔室的軸心處固定設(shè)置有柱形的高壓電極，高壓電極與主體腔室內(nèi)壁的間距為0.5?4.5mm，高壓電極從進(jìn)氣端口伸入主體腔室內(nèi)且末端與浮動(dòng)電極所在軸向位置相對(duì)應(yīng)，高壓電極、浮動(dòng)電極與接地電極的軸向距離為10?20mm，高壓電極和接地電極兩端加載交流電源、浮動(dòng)電極保持開路狀態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體射流發(fā)生裝置。

背景技術(shù)

大氣壓等離子體射流，憑借其產(chǎn)生于開放空間、而不受狹窄氣隙間隔限制的顯著特點(diǎn)，能夠?qū)Ω鞣N形狀的樣品進(jìn)行處理，因而在等離子體醫(yī)學(xué)、納米技術(shù)、表面改性及薄膜層積等應(yīng)用領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。為了提高等離子體射流的工作效率、避免因焦耳熱損傷被處理樣品表面，人們都在極力研發(fā)類似于低氣壓條件下湯森或輝光的彌散放電。在等離子體射流的產(chǎn)生中，確保等離子體的彌散性和穩(wěn)定性尤為重要。介質(zhì)阻擋放電是產(chǎn)生等離子體射流的一種常見方式。

為了獲取彌散穩(wěn)定的等離子體射流，人們常用氦氣作為工作氣體。然而，昂貴的成本難以維持大規(guī)模的等離子體應(yīng)用。而若以價(jià)格低廉的氬氣作為工作氣體，在常壓下放電通道極易收縮成細(xì)絲狀，很難形成彌散穩(wěn)定的等離子體射流。為此通常采用降低電離率的方式，向工作氣體氬中添加其他輔助成份，比如氫氣、氨氣和丙酮，來防止細(xì)絲放電的形成。即便如此，由于大氣環(huán)境下類輝光放電的放電機(jī)理尚不完全明確，維持常壓氬氣彌散穩(wěn)定放電的放電條件仍然復(fù)雜苛刻。此難題已困擾人們幾十年，當(dāng)前急需尋找一個(gè)可替代的辦法來解決此問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提供一種浮動(dòng)電極增強(qiáng)介質(zhì)阻擋放電彌散等離子體射流發(fā)生裝置，能夠簡(jiǎn)便、可靠地實(shí)現(xiàn)大氣壓下氬氣彌散等離子體射流。

在現(xiàn)有技術(shù)中，人們基于“流注耦合模型”，通過降低氣體放電電離率的方法來防止細(xì)絲放電的形成，并獲取彌散的等離子體射流。而本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是將已經(jīng)形成的放電細(xì)絲轉(zhuǎn)變成彌散的等離子體射流，方案詳述如下：

該浮動(dòng)電極增強(qiáng)介質(zhì)阻擋放電彌散等離子體射流發(fā)生裝置，包括由絕緣材料制成的圓筒形的主體腔室，主體腔室的一端作為進(jìn)氣端口，另一端作為出氣端口，出氣端口的直徑不大于10mm；主體腔室的外壁依次緊密套接有均為圓筒形的浮動(dòng)電極、接地電極，其中接地電極靠近出氣端口；在主體腔室的軸心處固定設(shè)置有柱形的高壓電極，高壓電極與主體腔室內(nèi)壁的間距為 0.5-4.5mm，高壓電極從進(jìn)氣端口伸入主體腔室內(nèi)且末端與浮動(dòng)電極所在軸向位置相對(duì)應(yīng)，高壓電極、浮動(dòng)電極與接地電極的軸向距離為10-20mm，通過在高壓電極和接地電極兩端加載交流電源、浮動(dòng)電極保持開路狀態(tài)，使得：高壓電極、浮動(dòng)電極以及兩者之間充當(dāng)絕緣介質(zhì)層的腔壁形成介質(zhì)阻擋放電的預(yù)放電單元，高壓電極、接地電極以及兩者之間充當(dāng)絕緣介質(zhì)層的腔壁形成介質(zhì)阻擋放電構(gòu)成主放電單元。

需要說明的是，前述“圓筒形的主體腔室”，是強(qiáng)調(diào)其主體區(qū)域(即放電區(qū)域)的形狀為圓筒結(jié)構(gòu)，如果進(jìn)氣端口到放電區(qū)域的軸向長度較長，這部分當(dāng)然也可以設(shè)計(jì)為錐形漸變結(jié)構(gòu)。

“浮動(dòng)電極”為電學(xué)領(lǐng)域?qū)I(yè)術(shù)語，并非指空間上能夠浮動(dòng)或移動(dòng)的電極，而是指該電極與電源保持開路狀態(tài)(未與電源正負(fù)極相接)。

基于以上方案，本實(shí)用新型還進(jìn)一步作了如下優(yōu)化：

高壓電極、浮動(dòng)電極與接地電極的軸向距離相等，即高壓電極的末端與浮動(dòng)電極的末端平齊?；蛘?，稍微錯(cuò)開一些距離也可。

交流電源的頻率從工頻至13.56MHz的射頻范圍內(nèi)可調(diào)，電源模式為連續(xù)(例如正弦波形式)或脈沖形式(例如周期性的雙極性脈沖)。電壓幅值與放電波形、極間距、工作氣體類別、主體腔室等因素有關(guān)，一般在1000-9000 伏。