[發明專利]一種氣體介質阻擋放電等離子體產生裝置

有效

• 申請號: 201910103114.1
• 申請日: 2019-02-01
• 公開（公告）號: CN109688688B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 吳淑群;劉雪原;劉暢;董熙;陳文;張潮海
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H05H1/24
• 分類號: H05H1/24
• 代理公司: 32200 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 沈旻

本發明公開了一種氣體介質阻擋放電等離子體產生裝置，包括供電模塊、放電間距調節器、放電腔體、高壓電極、地電極、氣流裝置及供氣模塊。放電腔體內具有環境氣體。高壓電極與地電極彼此正對地設在放電腔體內，其間具有電極間隙，高壓電極固定連接至放電間距調節器且與供電模塊相連，可通過調節放電間距調節器調整電極間隙。氣流裝置包含與供氣模塊相連的工作氣體通路和絕緣氣體通路，用于向電極間隙平行通入絕緣氣體和工作氣體，絕緣氣體和環境氣體的擊穿電壓比工作氣體擊穿電壓高。本發明移除了傳統介質阻擋放電的固體介質，用氣體絕緣層替代，避免了固體介質表面電荷累積影響，可應用于等離子體點火助燃和多層氣體介質擊穿等領域。

技術領域

本發明屬于氣體放電與放電等離子體技術領域，特別涉及了一種氣體介質阻擋放電等離子體產生裝置。

背景技術

等離子體是物質的第四態，是由大量正負帶電粒子和中性粒子組成的，并表現出集體行為的一種中性集合體。根據電離程度的不同可以分為熱平衡等離子體和低溫等離子體。

介質阻擋放電(DBD,Dielectric Barrier Discharge)是工業上產生低溫等離子體的主要手段。它可以在大氣壓或高于大氣壓條件下，方便地產生大面積的低溫等離子體，不需要真空設備就能在較低的溫度下，獲得化學反應所需的活性粒子，在近百年的研究中，DBD被廣泛應用于材料的表面處理、臭氧合成、紫外光源、環境保護等領域。DBD基本的電極結構是在兩個金屬電極之間的放電間隙上插入一個或者多個絕緣介質層。DBD中通常采用固體絕緣介質材料，如玻璃、有機薄膜、陶瓷等，絕緣介質層主要起到防止放電電流增長過快，阻止發生弧光甚至火花放電的作用。

氣體介質阻擋放電(GBD，Gas-confined Barrier Discharge)是以氣體作為絕緣介質，將放電氣體與電極隔離開的一種放電形式。實質上就是以氣體介質代替傳統的固體絕緣介質，屬于一種特殊的DBD結構，研究發現GBD既可以產生均勻的等離子體，也可以發生自組織放電現象。由于以絕緣氣體材料代替固體介質，二次電子不是由殘余的表面電荷提供，而是主要來源于彭寧電離以及真空紫外輻射產生的種子電子。目前，國內對該結構研究較少，該結構主要被應用于超音速飛機中燃料的點火助燃機理研究。

以下是幾種典型的介質阻擋放電裝置：

(1)放電間隙可調的封閉式介質阻擋放電平板反應器，見中國專利申請1(申請公布號CN206024218U)，此專利申請公開了一種間隙可調的平板DBD裝置，如圖1所示，調節螺絲101、螺母102、通孔玻璃板103、硅膠O型圈104、高壓電極105、石英反應器106、接地電極107、等離子體區108、石英支管109。該裝置中高壓電極和螺絲為一體式結構，將高壓電極置于反應器內部，通過調節硅膠O型圈厚度及螺母松緊，可實現封閉介質阻擋平板反應器放電間隙的調節；采用該裝置結構簡單，制造成本低，還可進行材料制備和有機廢氣處理。該裝置采用固體介質材料，雖然能夠實現放電間隙的連續調節，但是沒有具體的刻度指示，讀數困難，并且間隙的調節范圍最大不能超過石英支管的直徑，對于廢氣處理來說，裝置體積太小，處理效率不高，不適用于氣體介質阻擋放電。