[發(fā)明專(zhuān)利]一種反相雙高壓三環(huán)結(jié)構(gòu)安全射流裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910577114.5
• 申請(qǐng)日: 2019-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110392478B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許德暉;馮蕊;李兵;李喬松;孔剛玉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H05H1/30
• 分類(lèi)號(hào): H05H1/30
• 代理公司: 西安智邦專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂(lè)

本發(fā)明提出一種反相雙高壓三環(huán)結(jié)構(gòu)安全射流裝置，可適用于220V市電輸入的小型化電源模塊，設(shè)備簡(jiǎn)單便攜，方便在各種場(chǎng)合使用。該裝置采用反相雙高壓輸出的電源模塊，管狀腔體的外壁沿軸向依次包裹三段環(huán)狀銅箔，自進(jìn)氣口至低溫等離子體射流出口的方向分別記為第一銅箔、第二銅箔、第三銅箔，相應(yīng)分別與高壓電源模塊的輸出1端、高壓電源模塊的輸出2端和地端連接；第一銅箔與第二銅箔的間距h₁₂為第二銅箔與第三銅箔的間距h₂₃的1.5～2.5倍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電氣工程新技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種產(chǎn)生低溫等離子射流的裝置。

背景技術(shù)

在物理學(xué)上將等離子體定義為除固體、液體、氣體外物質(zhì)存在的第四種狀態(tài)，等離子體是由正負(fù)電子和帶電離子組成的整體呈電中性的電離氣體；根據(jù)等離子體的溫度可將其分為高溫等離子體(10⁹K)和低溫等離子體(＜10³K)。高溫等離子體一般指核聚變等離子體，包括太陽(yáng)日冕，磁約束聚變或慣性約束聚變，它們的特點(diǎn)是粒子溫度極高，等離子體密度非常大，實(shí)驗(yàn)室難以產(chǎn)生(需要大型裝置才行，比如托卡馬克)。而低溫等離子體相比高溫等離子體，粒子溫度要低的多，密度也低的多。

這里的高、低溫主要是用于區(qū)分普通放電產(chǎn)生的等離子體與聚變等離子體。低溫等離子體的研究范圍比較廣，用途也比較廣，實(shí)驗(yàn)室一般用氣體放電產(chǎn)生，較容易獲得和維持。而低溫等離子體中又分為兩種，一個(gè)是冷等離子體，另一個(gè)是熱等離子體。它們根據(jù)粒子的熱力學(xué)平衡狀態(tài)來(lái)區(qū)分，熱等離子體中包括電子在內(nèi)的所有粒子溫度都很高，比如大氣壓電弧等離子體，電弧等離子體炬，焊接等離子體等這類(lèi)等離子體均屬于熱等離子體(溫度從幾千K到上萬(wàn)K不等)，與此相反，冷等離子體的宏觀溫度，或者說(shuō)重粒子溫度相對(duì)較低，而電子溫度可以很高。

低溫等離子體因其物質(zhì)溫度接近室溫、在實(shí)驗(yàn)室制備容易、對(duì)人體沒(méi)有傷害、放電產(chǎn)生的活性粒子能夠催化多數(shù)反應(yīng)而成為了在生物醫(yī)學(xué)、污染處理、芯片加工等應(yīng)用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。從實(shí)驗(yàn)室技術(shù)到實(shí)際應(yīng)用，如何穩(wěn)定安全地產(chǎn)生等離子體成為了一個(gè)急需解決的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)室普遍采用介質(zhì)阻擋放電、沿面放電、滑動(dòng)電弧放電和射流放電裝置來(lái)產(chǎn)生等離子體。

目前在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是針對(duì)一些病灶較深或治療尺寸較小的情況一般采用射流放電裝置；射流放電裝置主要采用“針環(huán)結(jié)構(gòu)”，如圖1所示，高壓針狀電極插入石英玻璃管，接高壓電源正端(火線)；環(huán)狀地電極設(shè)置于石英玻璃管外壁，接高壓電源負(fù)端(零線)，實(shí)現(xiàn)流經(jīng)高壓針狀電極與環(huán)狀地電極之間的等離子體源正常放電。

該針環(huán)結(jié)構(gòu)的射流放電裝置在工作時(shí)，若操作者手持或靠近射流放電裝置，石英玻璃管內(nèi)、外電極之間的放電容易導(dǎo)致環(huán)狀地電極附近區(qū)域的生物組織放電，發(fā)生危險(xiǎn)。

而且，由于220V市電達(dá)不到放電電壓要求，因此需要配置電源模塊將電壓從220V提高到能使等離子體源正常放電的高壓。目前，市面上能夠滿足放電所需高壓的小型高壓電源模塊，其輸入是220V交流電壓(其中一端為0電位點(diǎn)，另外一端為正弦交流電壓)或直流電壓；理想的輸出是7kV以上的交流高壓(其中一端為0電位點(diǎn)，另外一端為正弦交流高壓)。但是由于技術(shù)原因，暫時(shí)只能做到反相雙高壓輸出，即兩個(gè)輸出端中一個(gè)輸出高壓，另一個(gè)輸出與其相位相差180度的反相高壓(實(shí)際產(chǎn)品因工作條件、誤差等電壓幅值可能有波動(dòng)，并不嚴(yán)格相等)，而不是通常期望的0電位。這會(huì)造成在實(shí)際放電裝置中缺乏地電極，容易發(fā)生觸電危險(xiǎn)。所以，通常就需要專(zhuān)門(mén)配置升壓電路模塊，才能得到0電位的一個(gè)輸出端，這樣相應(yīng)的高壓電源模塊往往體積較大。也因此，在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域通常并不采用這樣的小型高壓模塊。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是減小低溫等離子射流產(chǎn)生裝置的體積，并提高其安全性。

為此，本發(fā)明提出一種反相雙高壓三環(huán)結(jié)構(gòu)安全射流裝置，可適用于220V市電輸入的小型化電源模塊，設(shè)備簡(jiǎn)單便攜，方便在各種場(chǎng)合使用。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：