一种产生大气压均匀等离子体刷的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种产生大气压均匀等离子体刷的装置，包括有放电部分和供气部分：放电部分由介质板构件、放电电极对、增强电极对和交流电源构成；供气部分连接于介质板构件后端端口处。另外，本发明专利技术还公开了产生大气压均匀等离子体刷的方法，包括步骤：（1）启动供气部分，为介质板构件提供工作气体；（2）启动交流电源，使增强电极对之间产生介质阻挡放电，然后使放电电极对之间产生介质阻挡放电，然后微调交流电源的电压和输出频率，产生稳定的大气压均匀等离子体刷。本发明专利技术提供的装置结构简单、成本低廉，使用该装置产生单位体积等离子体刷尺寸大，空间分布均匀，温度低，无需水冷，且产生单位体积等离子体羽功耗小，在工业应用上更有优势。

【技术实现步骤摘要】
一种产生大气压均匀等离子体刷的装置和方法
本专利技术涉及低温等离子体技术，具体的说是一种产生大气压均匀等离子体刷的装置和方法。
技术介绍
大气压等离子体在各个领域具有广泛的应用前景，例如工业上的材料制备、表面处理、材料蚀刻，环境保护中的污水处理和医疗方面的伤口杀菌消毒等。空气环境中的大气压等离子体一般可以通过电晕放电、电弧放电和介质阻挡放电等方法来产生。通过电晕放电产生的等离子体体积较小仅出现在尖端电极附近，因而会限制了它在工业方面上需要较大规模处理的应用。电弧放电产生的等离子体的气体温度一般都比较高，容易损伤待处理的热敏感材料，且通常需要水冷装置配套使用。而辉光介质阻挡放电所产生的大气压等离子体具有较好的均匀性、较低的气体温度、较高的电子温度和适中的电子密度等特点，因而成为获得大气压等离子体的常用手段。虽然大气压等离子体应用到更广泛的范围内，如何在开放的环境中获得大气压均匀等离子体就显得尤为重要。现在国内外，通常利用等离子体喷枪或者滑动弧放电获得空气环境中的均匀等离子体。如公开号为CN103079329A的专利技术专利所报道的等离子体喷枪，但是该喷枪所产生的等离子体羽呈圆柱状，其直径较小（约几个毫米，最大到一个厘米左右），不利于工业中大面积材料处理。滑动弧放电可以增大处理面积，然而滑动弧放电（如公开号为CN101778526A的专利技术专利）气体温度通常为几千开尔文，在使用过程中，容易损伤待处理的热敏材料，有时甚至需要配套水冷装置使用，且在放电过程中其产生单位体积的等离子体羽功率消耗大。以上两种方式所产生的等离子体羽因其自身所具备的一些特性导致其在应用上受到一些限制，因此，研究者将注意力转移到辉光介质阻挡放电的研究上面，希望能从这一角度入手，获得更加均匀的大气压等离子体刷的产生方法。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种能够产生大气压均匀等离子体刷的装置，以解决现有方法所产生的离子体刷均匀性不好的问题。本专利技术的目的之二是提供一种产生大气压均匀等离子体刷的方法，以解决现有方法所产生的大气压等离子体刷均匀性不好的问题。本专利技术的目的之一是这样实现的：一种产生大气压均匀等离子体刷的装置，包括有放电部分和供气部分：所述放电部分由介质板构件、放电电极对、增强电极对和交流电源构成；所述介质板构件由两块平行设置的介质板构成，且两块所述介质板的左右边缘之间密封；所述放电电极对由相对设置于两块介质板之间且靠近介质板前端左右两侧的第一针电极和第二针电极构成，所述第一针电极由放电针芯及包裹于放电针芯外部的介质管构成，所述第二针电极与所述第一针电极结构相同；所述增强电极对由左右横向设置于所述介质板构件中部上下表面的第一裸露电极和第二裸露电极构成；其中，所述第一针电极和所述第一裸露电极均与所述交流电源的高压输出端连接，所述第二针电极和所述第二裸露电极均与所述交流电源的接地端连接；所述供气部分连接于所述介质板构件后端端口处。所述的产生大气压均匀等离子体刷的装置，所述供气部分由储气罐和连接在储气罐上的气体管路构成，所述气体管路的另一端连接于所述介质板构件后端端口处。所述的产生大气压均匀等离子体刷的装置，所述介质板所形成的腔体的厚度为100μm～8mm，宽度为20mm～65mm；所示第一裸露电极与所述第二裸露电极间的距离为0.3mm～20mm；所述放电电极对与所述增强电极对间的距离为20mm～150mm。另外，所述的产生大气压均匀等离子体刷的装置，所示介质板与所述介质管均采用绝缘材料，所述绝缘材料为优选为玻璃、石英或聚四氟乙烯；所述放电针芯为导电液或金属材料；所述第一裸露电极和所述第二裸露电极为导电液或金属材料。本专利技术的目的之二是这样实现的：利用所述装置产生大气压均匀等离子体刷的方法，包括以下步骤：（1）启动供气部分，为介质板构件的腔体提供工作气体；（2）启动交流电源，增加交流电源电压，使增强电极对之间产生介质阻挡放电，然后继续增加交流电源电压，使放电电极对之间产生介质阻挡放电，然后在当前交流电源电压的基础上微调交流电源的电压和输出频率，使介质板构件前端端口处产生稳定的大气压均匀等离子体刷；其中，在所述介质板构件的腔体前端端口处，所述工作气体的流量在0.01L/min·mm2~20L/min·mm2之间。利用所述装置产生大气压均匀等离子体刷的方法，使放电电极对之间和增强电极对之间产生介质阻挡放电的交流电源的输出频率在50Hz~13.56MHz之间。优选的，所述工作气体的流量为0.1L/min·mm2~1L/min·mm2。另外，利用所述装置产生大气压均匀等离子体刷的方法，所述工作气体为惰性气体或惰性气体与空气的混合气体，所述惰性气体优选为氦气、氖气或氩气；本专利技术提供的装置结构简单、成本低廉，使用该装置产生单位体积等离子体刷的功耗小，并且本专利技术所产生的等离子体刷具有以下优点：（1）尺寸大，空间分布均匀，不会限制待处理材料的尺度，扩大了应用范围；（2）温度低，无需水冷，不损坏待处理的热敏材料；（3）产生单位体积等离子体羽功耗小，在工业应用上更有优势；本专利技术所产生的大气压均匀等离子体刷在材料制备、表面处理、材料蚀刻、污水处理、杀菌消毒等领域具有广泛的应用前景，它对于推动等离子体材料制备、表面处理、材料蚀刻、薄膜生长、污水处理、伤口消毒，和工业废气脱硫脱硝处理等应用将具有重要的意义。本专利技术在针针介质阻挡放电装置中再增加一组介质阻挡放电，并且产生辉光放电。对装置结构中介质板外侧的电极施加电压，并在气道中产生辉光放电丝，这些放电丝产生的活性粒子可以随工作气体的流动向喷口方向移动。由于针针介质阻挡放电喷口处的尖端效应，因此喷口外部区域也有较强的电场，再加上上游在介质板间的介质阻挡放电产生的活性粒子，使产生的等离子体在工作气的体流动下被吹出喷口，且沿着气流方向在空气环境中形成了均匀的大气压等离子体刷。附图说明图1是本专利技术产生大气压均匀等离子体刷装置的整体结构示意图。图2是本专利技术产生大气压均匀等离子体刷装置的介质板构件前端端口处的截面剖视图。图3是本专利技术的实施例2及对比例1~3所产生的等离子体刷实例图。图4是本专利技术的实施例2及对比例1~3所产生的等离子体均匀性数据统计结果。图5是本专利技术的实施例2所产生的等离子体刷的发射光谱。图6是本专利技术的对比例2所产生的等离子体刷的发射光谱。图中：1、介质板，2、介质管，3、气道，4、电极，5、第一裸露电极，6、第二裸露电极，7、交流电源，8、气体体积流量计，9、储气罐，10、等离子体刷，11、第一针电极，12、第二针电极。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术的装置及方法做进一步阐述，但不以任何形式限制本专利技术的内容。实施例1本专利技术产生大气压下均匀等离子体刷的装置的结构如图1、图2所示，其主要包括放电部分和供气部分。放电部分由介质板构件、放电电极对、增强电极对和交流电源7构成。介质板构件由两块平行设置且左右边缘之间密封设置的介质板1构成，两块介质板1间的缝隙形成气道3。介质板1采用石英材料制成，其左右宽度为25mm、前后高度为70mm，介质板1的厚度为1mm，两块介质板所形成的腔体的厚度（即气道3的厚度）为2mm。放电电极对由针针相对设置于两块介质板1之间且靠近介质板构件的前端端口处的第一针电极11和第二针电极12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生大气压均匀等离子体刷的装置，其特征是，包括有放电部分和供气部分：所述放电部分由介质板构件、放电电极对、增强电极对和交流电源构成；所述介质板构件由两块平行设置的介质板构成，且两块所述介质板的左右边缘之间密封；所述放电电极对由相对设置于两块介质板之间且靠近介质板前端左右两侧的第一针电极和第二针电极构成，所述第一针电极由放电针芯及包裹于放电针芯外部的介质管构成，所述第二针电极与所述第一针电极结构相同；所述增强电极对由左右横向设置于所述介质板构件中部上下表面的第一裸露电极和第二裸露电极构成；其中，所述第一针电极和所述第一裸露电极均与所述交流电源的高压输出端连接，所述第二针电极和所述第二裸露电极均与所述交流电源的接地端连接；所述供气部分连接于所述介质板构件后端端口处。

【技术特征摘要】
1.一种产生大气压均匀等离子体刷的装置，其特征是，包括有放电部分和供气部分：所述放电部分由介质板构件、放电电极对、增强电极对和交流电源构成；所述介质板构件由两块平行设置的介质板构成，且两块所述介质板的左右边缘之间密封；所述放电电极对由相对设置于两块介质板之间且靠近介质板前端左右两侧的第一针电极和第二针电极构成，所述第一针电极由放电针芯及包裹于放电针芯外部的介质管构成，所述第二针电极与所述第一针电极结构相同；所述增强电极对由左右横向设置于所述介质板构件中部上下表面的第一裸露电极和第二裸露电极构成，且第一裸露电极和第二裸露电极的长度不小于介质板构件的宽度；其中，所述第一针电极和所述第一裸露电极均与所述交流电源的高压输出端连接，所述第二针电极和所述第二裸露电极均与所述交流电源的接地端连接；所述介质板与所述介质管均采用绝缘材料，所述绝缘材料为玻璃、石英或聚四氟乙烯；所述放电针芯为导电液或金属材料，所述第一裸露电极和第二裸露电极为金属材料；所述供气部分连接于所述介质板构件后端端口处；所述介质板所形成的腔体的厚度为100μm～8mm，宽度为20mm～65mm；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雪辰，楚婧娣，张琦，张盼盼，贾鹏英，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：河北;13