[發明專利]一種基于等離子體的電場分離裝置

在審

• 申請號: 201910363319.3
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN111867225A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 盧新培;馬明宇;李志宇;聶蘭蘭
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H05H1/24
• 分類號: H05H1/24
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發明公開了兩種基于等離子體的電場分離裝置，第一種包括絕緣底板和傳導電極；傳導電極的一端穿過絕緣底板上的通孔固定；工作狀態下，傳導電極的數目與等離子體射流數目相等且一一對應；第二種還包括第一導電極板，第一導電極板的上表面與等離子體接觸，傳導電極的一端與第一導電極板的下底面連接，其另一端穿過絕緣底板上的通孔固定；第一導電極板接觸等離子體，用于為傳導電極提供電接口；傳導電極用于將等離子體產生的電場從等離子體中分離；絕緣底板用于隔絕等離子中的活性成分；本發明的電場分離裝置不僅操作方便，而且極大的擴寬了等離子體的應用范圍。

技術領域

本發明屬于等離子體應用領域，更具體地，涉及一種基于等離子體的電場分離裝置。

背景技術

等離子體由離子、電子以及未電離的中性粒子的集合組成，具有宏觀空間尺度和時間尺度，通常被稱為物質的第四態。等離子體根據氣體溫度和電子溫度是否相等可分為熱平衡等離子體和非熱平衡等離子體兩類。熱平衡等離子體的氣體溫度和電子的溫度一致，通常由核聚變反應產生。非熱平衡等離子體的電子的溫度可高達數萬攝氏度，而氣體溫度遠低于電子溫度，甚至可以保持在室溫附近。

在實際應用中，非熱平衡等離子體通常在大氣壓或低氣壓條件下，利用高電壓使氣體分子或原子發生電離而產生。由于非熱平衡等離子體在產生過程中，常常伴隨著電場、紫外輻射、熱能以及各種活性粒子的產生，同時又具有較低的氣體溫度，近年來其在工業應用領域如材料改性、表面處理等和等離子體生物醫學領域的應用前景引起人們的廣泛關注。

電場是非熱平衡等離子體產生的重要活性成分之一，在非熱平衡等離子的內部和周圍都存在著電場。電場在日常生活中有著廣泛的用途，除了傳統電氣領域，以電場為基礎的新型非熱滅菌技術以及電穿孔技術也逐漸被應用到生物醫學領域中。

傳統的電場發生裝置結構復雜，通常由高壓電源、變壓器、控制回路以及各種不同幾何結構的電極所組成，而且電場通常局限在兩個電極間的有限空間中(如專利文獻CN108686837A和CN203787768U)，這就極大限制了電場的應用范圍。

目前的非熱平衡等離子體發生裝置已經能夠在大氣壓下產生各種類型的非熱平衡等離子體并廣泛應用于等離子體生物醫學的研究中(如專利文獻CN101426327A描述的一種等離子體射流裝置，專利文獻CN102523674A描述的手持式等離子體電筒)。但是現有的這些裝置一方面無法做到將電場從非熱平衡等離子體的眾多活性成分中分離出來，另一方面，被處理對象本身的特性(如濕度)反過來又會對等離子體電場造成影響。這是當前等離子體生物醫學亟待解決的問題。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于等離子體的電場分離裝置，旨在解決現有技術因無法將電場從等離子體中分離導致等離子體的應用范圍較窄的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于等離子體的電場分離裝置，包括：絕緣底板和傳導電極；

所述傳導電極的一端穿過絕緣底板上的通孔固定；所述傳導電極用于將等離子體射流產生的電場從等離子體射流中分離；絕緣底板用于隔絕等離子中的活性成分；

工作狀態下，傳導電極的數目與等離子體射流數目相等且一一對應。

優選地，絕緣底板為聚四氟乙烯烷氧基樹脂。

優選地，傳導電極的數目大于等于1，當傳導電極的數目大于1時，排布方式為線性或圓形或多邊形。

優選地，傳導電極為針狀電極，其材料為不銹鋼、銅、鋁或鎢。

優選地，等離子體射流發生裝置包括電源、限流電阻和高壓電極；

所述電源位于限流電阻一端，限流電阻的另一端與高壓電極的一端連接，高壓電極的另一端正對傳導電極；