[發明專利]一種柔性細長微等離子體射流源及使用方法

有效

• 申請號: 202010684523.8
• 申請日: 2020-07-15
• 公開（公告）號: CN111642052B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 王濤;時禮平;呂櫟;李蒙;童寶宏;張興權
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: H05H1/24
• 分類號: H05H1/24
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務所(普通合伙) 34153
• 代理人: 王瑞

本發明公開一種柔性細長微等離子體射流源及使用方法，包括工作氣源、輔助氣源、高壓環電極、等離子體發生器主體、輔助軟管、形狀記憶合金絲、鎮流電阻、高壓電源；工作氣源、輔助氣源分別與等離子體發生器主體的一端連接，并在等離子體發生器主體的另一端形成微等離子體射流；輔助軟管沿等離子體發生器主體的延伸方向貼合連接，形狀記憶合金絲設置在輔助軟管內，高壓環電極設置在等離子體發生器主體上，高壓環電極通過鎮流電阻與高壓電源的高壓端相連接，形狀記憶合金絲與高壓電源的接地端相連接；本發明具有結構簡單、柔韌性好等優勢；借助形狀記憶合金絲實現了位姿可控，大大提高了該微等離子體射流源的靈活性與使用范圍。

技術領域

本發明涉及氣體放電等離子體技術領域，具體涉及一種柔性細長微等離子體射流源及使用方法。

背景技術

大氣壓冷等離子體射流是在大氣環境下產生的非平衡等離子體，相比于低氣壓等離子體，其不需要昂貴的真空裝置，且產生的等離子體中富含多種高活性粒子或自由基，因此在材料表面改性、環境處理、納米粒子合成以及生物醫學等領域有著廣泛的應用。此外，大氣壓冷等離子體射流可以實現將等離子體放電區域與加工區域分離，這樣不僅可以保證操作安全性，而且可以增加其應用范圍，如加工三維或復雜物體等。

為了滿足等離子體射流日益增長的應用需求，研究人員研制了具有不同電極結構、不同放電機理的等離子體射流裝置。現如今，絕大部分等離子體射流裝置都是由剛性的金屬管或介質管組成針-環、環-環電極，采用電暈放電或介質阻擋放電產生大氣壓冷等離子體射流。這些剛性等離子體射流裝置具有結構簡單、穩定性好以及容易操作等優點。然而，由于缺乏柔性，這些剛性等離子體射流裝置在一些特殊應用場合受到很大的限制，例如物體內表面處理、牙根管治療以及內窺鏡應用等方面。以等離子體內窺鏡應用為例，為了使等離子體能更精確的到達指定位置，如肺部或胃部等局部區域，更希望等離子體射流裝置具有很好的柔性，且應具有很好的安全性和穩定性。此外，當等離子體射流源采用柔性結構后，對等離子體射流源的位姿控制至關重要，同時也是一大難點。

鑒于上述缺陷，本發明創作者經過長時間的研究和實踐終于獲得了本發明。

發明內容

為解決上述技術缺陷，本發明采用的技術方案在于，提供一種柔性細長微等離子體射流源，包括工作氣源、輔助氣源、高壓環電極、等離子體發生器主體、輔助軟管、形狀記憶合金絲、鎮流電阻、高壓電源；所述工作氣源、所述輔助氣源分別與所述等離子體發生器主體的一端連接，并在所述等離子體發生器主體的另一端形成微等離子體射流；所述輔助軟管沿所述等離子體發生器主體的延伸方向貼合連接，所述形狀記憶合金絲設置在所述輔助軟管內，所述高壓環電極設置在所述等離子體發生器主體上，所述高壓環電極通過所述鎮流電阻與所述高壓電源的高壓端相連接，所述形狀記憶合金絲與所述高壓電源的接地端相連接。

較佳的，所述工作氣源和所述等離子體發生器主體之間設置有控制閥和流量計，所述輔助氣源和所述等離子體發生器主體之間設置有輔助控制閥和輔助流量計。

較佳的，所述等離子體發生器主體包括內軟管、鉻薄膜、金薄膜、外柔性套管、絕緣涂層，其中所述內軟管外表面濺射有一層所述鉻薄膜，在所述鉻薄膜上濺射有一層所述金薄膜，將濺射有所述鉻薄膜與所述金薄膜的所述內軟管置于所述外柔性套管中；所述內軟管末端出氣口外表面涂覆一層所述絕緣涂層；所述內軟管末端與所述外柔性套管之間的間隙中填充絕緣膠。

較佳的，所述高壓環電極包裹在濺射有所述鉻薄膜與所述金薄膜的所示內軟管進氣口處外表面。

較佳的，所述輔助軟管與所述外柔性套管外表面沉積一層防護膜。

較佳的，所述工作氣源為氦/氧混合氣體、氬/氧混合氣體或氖/氧混合氣體；所述輔助氣源為純氮氣或壓縮空氣。

較佳的，所述鉻薄膜厚度為10納米～50納米；所述金薄膜厚度為50納米～200納米；所述內軟管、所述外柔性套管與所述輔助軟管為硅橡膠軟管或特氟龍軟管；所述防護膜為parylene-C薄膜。