一种工作气体和外部环境气体可控的等离子体射流发生与参数诊断系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种工作气体和外部环境气体可控的等离子体射流发生与参数诊断系统，包括等离子体射流发生装置、诊断箱体和气体控制系统，射流发生装置置于诊断箱体内部，通过诊断箱体侧壁上的气体管道接口和电路接口分别与气源和电源相连；诊断箱体具有良好密封性，通过进气口和出气口进行气体调节；侧壁上设计有测量系统接口，用于对等离子体的特性进行诊断。气体控制系统以流量计为主体，控制输入到射流发生装置和诊断箱体中的气体。本实用新型专利技术可根据需要以不同工作气体产生等离子体射流，并控制环境气体成分，结合相应仪器可对等离子体射流的长度、温度、电流、功率和光谱特性进行诊断，以便更好地研究其特性。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于低温冷等离子体
，涉及一种工作气体和外部环境气体可控的等离子体射流发生与参数诊断系统，用于不同工作气体和环境气体下的等离子体射流的发生和参数诊断。
技术介绍
等离子体特别是低温等离子体具有广泛的应用，如环境保护、生物医学、微电子、材料改性等领域，已经成为目前研究的热点之一。传统的低温等离子体大多是在低气压下产生的，需要获得和维持真空条件，不仅增大了其生产成本，也极大地限制了等离子体的应用。大气压等离子体射流装置的出现极大改善了这一现状。大气压低温等离子体射流装置能够在开放空间中产生气体温度接近于室温的等离子体射流，与传统等离子体技术相比，具有应用成本小，射流温度低等特性，已成为近年来等离子体方向的研究重点之一。尽管大气压等离子体射流出现已有数十年之久，人们对其机理及特性仍然尚未研究透彻。而等离子体射流的工作气体和环境气体对其特性具有较大的影响，特别是对等离子体射流的应用产生至关重要作用的活性粒子的种类尤其受到影响。所以研究不同的工作气体和环境气体下等离子体射流的特性对于其应用具有较大的帮助。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提出一种工作气体和外部环境气体可控的等离子体射流发生与参数诊断系统，可根据需要以不同工作气体产生等离子体射流，并控制环境气体成分，结合相应仪器可对等离子体射流的长度、温度、电流、功率和光谱特性进行诊断，以便更好地研究其特性。实现上述技术目的，达到上述技术效果，本技术通过以下技术方案实现：一种工作气体和外部环境气体可控的等离子体射流发生与参数诊断系统，包括诊断箱体，分别位于诊断箱体内部、外部的等离子体射流装置和气体控制系统；所述等离子体射流发生装置包括中空体，中空体的内壁上设有外表面无棱角的金属块，金属块与中空体相接触的第一侧面连接有穿过中空体壁的第一金属棒，作为电源高压电极；金属块的与第一侧面同向的第二侧面设有穿过中空体前壁的第二金属棒，作为放电的高压电极；中空体外设有包裹第二金属棒的第一玻璃管，第一玻璃管的长度大于第二金属棒伸出中空体的部分；第一玻璃管外壁缠绕金属片，金属片位于玻璃管前端，作为接地极；所述中空体上还设有工作气体输入通道，诊断箱体对应位置处设有第一气动接头，工作气体输入通道通过第一气动接头与气体控制系统相连；所述诊断箱体的左右两侧分别设有第二气动接头和第三气动接头，用于配合气体控制系统实现环境气体的输入和气体的排出；所述诊断箱体上还设有用于与电源连接的贯通式的高压接线柱和地电极接线柱，高压接线柱和地电极接线柱还分别与等离子体射流装置中的电源高压电极和接地极相连。所述的一种工作气体和外部环境气体可控的等离子体射流发生与参数诊断系统，还至少包括一层水平安装在诊断箱体内部的带孔插板，所述等离子体射流装置固定安装在带孔插板上。所述插板上布局有一系列螺纹孔，用于固定和调整射流装置、温度传感器和光谱仪探头位置。所述的一种工作气体和外部环境气体可控的等离子体射流发生与参数诊断系统，还包括滑块，所述滑块上设有贯通式的沉头槽和若干个螺纹孔，滑块利用沉头槽安装在插板上，各螺纹孔用于与待固定的装置上的螺纹孔相连，用于调整待固定装置的位置。所述的一种工作气体和外部环境气体可控的等离子体射流发生与参数诊断系统，还包括至少一个垫片，各垫片上均设有螺纹孔，用于垫在待固定的装置下方，待固定的装置穿过其螺纹孔固定在滑块上，用于微调高度。所述诊断箱体为绝缘材料制成的立方形箱体，箱体前后两面至少有一面可拆卸。所述气体控制系统为气体流量计阵列，流量计数量根据实际需要设定，将工作气体和环境气体的气源分别连接至对应的流量计的进气口，各流量计的出气口分别连接到对应的工作气体合并接头或者环境气体合并接头，工作气体合并接头和环境气体合并接头分别与第一气动接头和第二气动接头相连。所述的一种工作气体和外部环境气体可控的等离子体射流发生与参数诊断系统，还包括电源模块，所述电源模块为射频电源、交流高频电源或脉冲电源中的任一种；电源模块的高压电极接到诊断箱体高压接线柱，并与射流发生装置的第一金属棒相连；电源模块的地线接至诊断箱体的地电极接线柱，并与射流发生装置的第一玻璃管外缠绕的金属片相连。所述诊断箱体上设有用于供光纤温度传感器和光谱仪探头接入诊断箱体内部的接口；诊断箱体上还设有观察窗；所述诊断箱体上还设有固定阻值的无感电阻和固定容值的铁皮电容，无感电阻和铁皮电容通过单刀双掷开关分别串联在诊断箱体的地电极接线柱和电源模块的地线之间，分别用于配合示波器进行电流的测量和功率的测量。本技术的有益效果：本技术提出一种工作气体和外部环境气体可控的等离子体射流发生与参数诊断系统，可根据需要以不同工作气体产生等离子体射流，并控制环境气体成分，结合相应仪器可对等离子体射流的长度、温度、电流、功率和光谱特性进行诊断，以便更好地研究其特性。附图说明图1为本技术一种实施例的等离子体射流发生装置的侧视图。图2为本技术一种实施例的整体结构示意图。图3为本技术一种实施例的插板的结构示意图。图4为本技术一种实施例的滑块的俯视图。图5为图4中滑块的剖视图。图中：1箱体进气口；2高压接线柱；3供光纤温度传感器接入诊断箱体内部的接口；4供光谱仪探头接入诊断箱体内部的接口；5工作气体输入通道的进气口；6阻值固定的无感电阻；7观察窗；8滑块；9沉头槽；10螺纹孔；11为容值固定的铁皮电容；12地电极接线柱。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。下面结合附图对本技术的应用原理作详细的描述。如图1所示，一种工作气体和外部环境气体可控的等离子体射流发生与参数诊断系统，包括诊断箱体，分别位于诊断箱体内部、外部的等离子体射流装置和气体控制系统；所述等离子体射流发生装置包括中空体，中空体的后内壁设有外表面无棱角的金属块，金属块涂覆绝缘漆，用于保证装置内部不会发生尖端放电，金属块与中空体相接触的第一侧面连接有穿过中空体壁的第一金属棒（优选地，为卡接），作为电源高压电极；金属块的与第一侧面同向的第二侧面设有穿过中空体前壁的第二金属棒（即第二金属棒的另一侧通过位于中空体正对金属块一侧的贯通式圆孔伸出立方体），作为放电的高压电极；中空体外设有包裹第二金属棒的第一玻璃管，第一玻璃管的长度大于第二金属棒伸出中空体的部分，作为射流喷头，优选地，二者长度差为0.5-2cm，根据工作气体和环境气体的击穿场强决定，场强越小，长度差越大，以免发生绕击；第一玻璃管外壁缠绕金属片，作为接地极；所述中空体上还设有工作气体输入通道，工作气体输入通道包括位于中空体上的圆孔和与圆孔连通的第二玻璃管，诊断箱体对应位置处设有第一气动接头，工作气体输入通道通过第一气动接头与气体控制系统相连；所述诊断箱体的左右两侧分别设有第二气动接头和第三气动接头（优选地，为贯通式双头气动接头），用于配合气体控制系统实现环境气体的输入和气体的排出；所述诊断箱体上还设有用于与电源连接的贯通式的高压接线柱2和地电极接线柱12，高压接线柱2和地电极接线柱12还分别与等离子体射流装置中的电源高压电极和接地极相连。等离子体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工作气体和外部环境气体可控的等离子体射流发生与参数诊断系统，其特征在于：包括诊断箱体，分别位于诊断箱体内部、外部的等离子体射流装置和气体控制系统；所述等离子体射流发生装置包括中空体，中空体的内壁上设有外表面无棱角的金属块，金属块与中空体相接触的第一侧面连接有穿过中空体壁的第一金属棒，作为电源高压电极；金属块的与第一侧面同向的第二侧面设有穿过中空体前壁的第二金属棒，作为放电的高压电极；中空体外设有包裹第二金属棒的第一玻璃管，第一玻璃管的长度大于第二金属棒伸出中空体的部分；第一玻璃管外壁缠绕金属片，金属片位于玻璃管前端，作为接地极；所述中空体上还设有工作气体输入通道，诊断箱体对应位置处设有第一气动接头，工作气体输入通道通过第一气动接头与气体控制系统相连；所述诊断箱体的左右两侧分别设有第二气动接头和第三气动接头，用于配合气体控制系统实现环境气体的输入和气体的排出；所述诊断箱体上还设有用于与电源连接的贯通式的高压接线柱和地电极接线柱，高压接线柱和地电极接线柱还分别与等离子体射流装置中的电源高压电极和接地极相连。

【技术特征摘要】
1.一种工作气体和外部环境气体可控的等离子体射流发生与参数诊断系统，其特征在于：包括诊断箱体，分别位于诊断箱体内部、外部的等离子体射流装置和气体控制系统；所述等离子体射流发生装置包括中空体，中空体的内壁上设有外表面无棱角的金属块，金属块与中空体相接触的第一侧面连接有穿过中空体壁的第一金属棒，作为电源高压电极；金属块的与第一侧面同向的第二侧面设有穿过中空体前壁的第二金属棒，作为放电的高压电极；中空体外设有包裹第二金属棒的第一玻璃管，第一玻璃管的长度大于第二金属棒伸出中空体的部分；第一玻璃管外壁缠绕金属片，金属片位于玻璃管前端，作为接地极；所述中空体上还设有工作气体输入通道，诊断箱体对应位置处设有第一气动接头，工作气体输入通道通过第一气动接头与气体控制系统相连；所述诊断箱体的左右两侧分别设有第二气动接头和第三气动接头，用于配合气体控制系统实现环境气体的输入和气体的排出；所述诊断箱体上还设有用于与电源连接的贯通式的高压接线柱和地电极接线柱，高压接线柱和地电极接线柱还分别与等离子体射流装置中的电源高压电极和接地极相连。2.根据权利要求1所述的一种工作气体和外部环境气体可控的等离子体射流发生与参数诊断系统，其特征在于：还至少包括一层水平安装在诊断箱体内部的带孔插板，所述等离子体射流装置固定安装在带孔插板上。3.根据权利要求2所述的一种工作气体和外部环境气体可控的等离子体射流发生与参数诊断系统，其特征在于：所述插板上布局有一系列螺纹孔，用于固定和调整射流装置、温度传感器和光谱仪探头位置。4.根据权利要求3所述的一种工作气体和外部环境气体可控的等离子体射流发生与参数诊断系统，其特征在于：还包括滑块，所述滑块上设有贯通式的沉头槽和若干个螺纹孔，滑块利用沉头槽安装在插板上，各螺纹孔用于与待固定的装置上的螺纹孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：李陈莹，陈杰，刘洋，张若兵，周志成，李爽，韩倩婷，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，清华大学深圳研究生院，
类型：新型
国别省市：江苏;32