[發明專利]多通道電容耦合式等離子體射流裝置及工作方法

有效

• 申請號: 202110976868.5
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113597078B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 李洲龍;梁銳彬;朱利民
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H05H1/26
• 分類號: H05H1/26
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種多通道電容耦合式等離子體射流裝置及工作方法，包括：氣體導流和混合結構、等離子體發生器、射頻電路以及進氣管道；所述氣體導流和混合結構通過所述進氣管道連通所述等離子體發生器；所述射頻電路電連接所述等離子體發生器；所述等離子體發生器內安裝陽極板、陰極板以及絕緣介質板；所述陽極板和所述陰極板之間安裝所述絕緣介質板，所述絕緣介質板設置有多個反應通道。本裝置各射流單元的流量可分別獨立控制，使得線狀射流的去除函數可以精確計算和調控，因而可以實現復雜表面的精細、高效修形。

技術領域

本發明涉及大氣等離子體發生裝置設計和工作方法，具體地，涉及多通道電容耦合式等離子體射流裝置及工作方法。

背景技術

大氣等離子體加工技術，是一種在20世紀90年代提出并逐漸發展起來的新型加工方法，是一種化學刻蝕的材料去除方式。加工時，在大氣環境中，某些惰性氣體電離形成等離子體態，使得含氟反應氣體在該條件下被激發形成活性反應原子，并與待加工材料發生化學反應，生成氣體產物而實現材料去除。大氣等離子體加工具備其他加工方法所不能同時具備的優勢，如材料去除率高、非接觸式的加工不會產生亞表面損傷、去除量可通過理論計算和分析解算等，因而有望被應用于硬脆性材料自由曲面零件及其表面微結構的加工。

按照加工裝置分類，大氣等離子體加工主要可分為微波等離子體加工(MWP,Micro Wave Plasma)、電容耦合等離子體加工(CCP,Capacity Coupled Plasma) 和電感耦合等離子體加工(ICP,Inductively Coupled Plasma)三種。前兩種工藝激發出的等離子體溫度均可達300-600℃，而CCP激發的等離子體溫度較低，從幾十度到幾百度不等。因此，它對待加工表面的熱影響較小，且修形和拋光等更加精細。

然而，單個等離子體射流的加工效率較低，尤其在面對復雜自由曲面等結構時，加工速度較慢，無法滿足工業生產中對快速高效加工或拋光大面積復雜結構件的需求；相比而言，將多個等離子體射流組合成射流陣列，可以增大處理面積，有望大大提升加工效率。具體到本專利，即希望解決等離子體射流組合成射流陣列且穩定有效的問題。

專利文獻CN110213872A公開了一種等離子體射流輔助裝置，包括：檢測控制模塊、間隔調整器和接地引流片；檢測控制模塊與等離子體射流裝置中的高壓電源輸出端連接；間隔調整器頂面開口，位于等離子體射流噴口處，底面分布有通孔和凹槽，等離子體射流裝置產生的等離子體射流通過底面通孔流出；接地引流片嵌入所述間隔調整器的底面凹槽中，并與公共地極連接；檢測控制模塊，用于實時監測等離子體射流裝置的電壓電流狀態，并在發生故障時斷開等離子體射流裝置的高壓電源；間隔調整器，用于控制等離子體射流的長度并固定接地引流片；接地引流片，用于引導放電等離子體電流。

專利文獻CN106572585B公開了：一種等離子體發生器，包括基體組件和噴頭組件；基體組件包括第一殼體和第一供電電路，其中，第一殼體的內部設置有能夠供氣的通氣腔體，第一供電電路能夠與電源電連接；噴頭組件能夠與基體組件可拆卸連接，噴頭組件包括第二殼體和電離裝置，第二殼體的內部設置有電離腔體，電離裝置將電離腔體內部的氣體電離成等離子體流；當基體組件與噴頭組件連接時，第一殼體與第二殼體連接，第一供電電路與電離裝置電連接，通氣腔體與電離腔體導通。但是該專利文獻的不足之處是：該裝置只能調控射流的面積，所以沒有能夠解決多通道射流的技術問題。

專利文獻CN104936370B公開了：一種大氣壓低溫等離子體射流陣列可調裝置，其中：單個等離子體發生器與螺柱套管通過膠結固定；螺柱套管與箱體之間螺紋連接，且螺紋連接處用密封硅脂進行潤滑和密封；箱體上端通入工作氣體，并通過過濾絲網均勻流入等離子體發生器中；旋擰螺柱套管可以調整螺柱套管相對箱體位置進行上下調節，進而可以帶動等離子體發生器進行上下調節；通過旋擰圈數和螺距可以計算出調節距離；通過對單個等離子體發生器的上下位置調節可以實現等離子體射流陣列的多種組合調節，且適用于現有的線性陣列和環形陣列的不同陣列形式。但是該專利文獻的不足之處是：該專利側重于調整陣列，存在多組陽極和陰極互相干擾的問題，不能穩定有效的實現等離子體射流組合成射流陣列。