本发明专利技术公开了一种非平衡等离子体产生装置及颗粒状粉末表面改性处理系统，包括腔体、屏蔽网以及设置在腔体内的高压电极单元和低压电极单元；高压电极单元设置在高压电极绝缘盖板的下表面，高压电极单元包括多个均匀阵列排布的高压线电极，在高压电极绝缘盖板上设置有多个均匀阵列排布的第一通孔；各个高压线电极的一端与高压电极引线的一端固定；高压线电极的另一端通过高压电极固定螺栓固定，高压电极引线的另一端通过第一通孔引出；并将各个高压电极引线连接后作为非平衡等离子体产生装置的脉冲高压输入端。本发明专利技术采用了高压纳秒重复频率脉冲直接驱动大气压下空气中非平衡等离子体，放电峰值电流密度更大，产生活性粒子的效率更好，等离子体的非平衡性也更高。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种非平衡等离子体产生装置及颗粒状粉末表面改性处理系统，包括腔体、屏蔽网以及设置在腔体内的高压电极单元和低压电极单元；高压电极单元设置在高压电极绝缘盖板的下表面，高压电极单元包括多个均匀阵列排布的高压线电极，在高压电极绝缘盖板上设置有多个均匀阵列排布的第一通孔；各个高压线电极的一端与高压电极引线的一端固定；高压线电极的另一端通过高压电极固定螺栓固定，高压电极引线的另一端通过第一通孔引出；并将各个高压电极引线连接后作为非平衡等离子体产生装置的脉冲高压输入端。本专利技术采用了高压纳秒重复频率脉冲直接驱动大气压下空气中非平衡等离子体，放电峰值电流密度更大，产生活性粒子的效率更好，等离子体的非平衡性也更高。【专利说明】非平衡等离子体产生装置及颗粒状粉末表面改性处理系统
本专利技术属于气体放电与等离子体应用领域，涉及一种非平衡等离子体产生装置及颗粒状粉末表面改性处理系统。
技术介绍
近几年来，大气压空气非平衡等离子体由于独有的优势和巨大的应用前景受到了格外的关注。非热平衡等离子体是一种部分电离的低温等离子体，它的电子和离子温度相差很大。这种等离子体中含有大量电子、亚稳态离子、自由基等活性粒子，具有较强的反应活性，因此在能源、材料、机械加工、环境保护等诸多领域具有应用前景。其中很重要的一个研究方向是用于对材料表面改性处理的应用探索。非平衡等离子体用于材料的处理大多集中在对薄膜等宏观成品的处理，颗粒状粉末作为一种比宏观成品有更广泛和特殊用途的中间原料，对其进行表面改性处理的研究却相对较少。与薄膜或类似材料相比，颗粒状粉末材料与气体的接触面积要大得多。因而，等离子体处理后粉体的表面形态以及结构，甚至粒径大小都有可能发生显著变化。目前，大气压空气非平衡等离子较成熟的产生方法是介质阻挡放电和电晕放电，如CNl01838800.B。介质阻挡放电由于绝缘介质的存在，放电间隙的距离一般都比较小，影响了放电电极的结构扩展和实际应用，此外介质阻挡层在使用中可能改变性状并产生污染，其材质属性也可能对放电反应造成影响。电晕放电的不足之处是气体的电离主要集中在电极附近，很难获得整个空间大气中大体积的等离子体，且等离子体电离效率有限，产生的电子能量并不高，难以应用于大规模工业生产。因此，在常温大气压空气的自然环境中低成本、连续地产生大面积或大体积非热平衡等离子体，对于等离子体的工业化应用具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种非平衡等离子体产生装置，其目的在于解决现有等离子体放电形式存在的难以获得大体积的等离子体、能量利用效率低、放电峰值电流密度小、产生活性粒子效率低、等离子体非平衡性差、使用限制大、应用成本高等技术难题。本专利技术提供了一种非平衡等离子体产生装置，包括腔体、屏蔽网以及设置在腔体内的高压电极单元和低压电极单元；所述腔体中相对的两个表面作为高压电极绝缘盖板和低压电极绝缘盖板，相对的两个侧面作为屏蔽网，另外两个相对的侧面作为密封绝缘板；所述高压电极单元设置在所述高压电极绝缘盖板的下表面，所述高压电极单元包括多个均匀阵列排布的高压线电极，在所述高压电极绝缘盖板上设置有多个均匀阵列排布的第一通孔；各个高压线电极的一端与所述高压电极引线的一端固定；所述高压线电极的另一端通过所述高压电极固定螺栓固定，所述高压电极引线的另一端通过所述第一通孔引出；并将各个高压电极引线连接后作为所述非平衡等离子体产生装置的脉冲高压输入端；所述低压电极单元设置在所述低压电极绝缘盖板的下表面，所述低压电极单元包括多个均匀阵列排布的低压线电极；在所述低压电极绝缘盖板上设置有多个均匀阵列排布的第二通孔；各个低压线电极的一端与所述低压电极引线的一端固定；所述低压线电极的另一端通过所述低压电极固定螺栓固定，所述低压电极引线的另一端通过所述第二通孔引出；并将各个低压电极引线连接后接地。其中，所述高压线电极和所述低压线电极的结构相同，所述高压线电极的直径为0.2mm至Imm ;所述高压线电极的长度为IOcm至200cm。其中，所述高压线电极和低压线电极的垂直间距为2cm至8cm，所述高压电极单元中的各个高压线电极的水平间距为5cm至15cm。其中，所述非平衡等离子体产生装置的脉冲高压输入端接收的纳秒脉冲的重复频率为IOOHz至1000Hz，电压幅值为50kV至150kV，单次高压脉冲的上升沿时间为30ns。其中，所述屏蔽网的网孔直径为0.5mm。本专利技术还提供了一种颗粒状粉末表面改性处理系统，包括非平衡等离子体产生装置、脉冲发生器和收纳笼，所述脉冲发生器通过高压导线与所述非平衡等离子体产生装置的脉冲高压输入端连接；所述收纳笼用于收集已处理颗粒；所述非平衡等离子体产生装置为上述的非平衡等离子体产生装置。本专利技术能够带来如下技术效果:(I)采用了高压纳秒重复频率脉冲直接驱动大气压下空气中非平衡等离子体，实验结果显示，相比于介质阻挡放电和电晕放电，这种放电形式中放电峰值电流密度更大，产生活性粒子的效率更好，等离子体的非平衡性也更高。(2)线阵列电极可有不同的长度和数量，可以增大放电中大气压非平衡等离子分布的体积，从而让空气电离区充满在整个放电装置中，提高了脉冲电源能量的利用效率。(3)线阵列电极设置于开放的常温常压空气环境下，不需要复杂的介质阻挡绝缘层，摒弃了昂贵且繁琐的真空、充气系统，容易构造出结构紧凑、重量轻、体积小、性能稳定的非平衡等离子体产生装置。从而使得它的使用限制较小，应用成本大大降低。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术非平衡等离子体产生装置及颗粒状粉末表面改性处理系统示意图。图2是本专利技术非平衡等离子体产生装置的正面示意图。图3是本专利技术非平衡等离子体产生装置的反面示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:I为非平衡等离子体产生装置，101为高压线电极；102为低压线电极；103为高压电极引线；104为低压电极引线；105为高压电极绝缘盖板；106为低压电极绝缘盖板；107为第一通孔；108为第二通孔；109为等离子体产生区域；110为左侧屏蔽网；111为右侧屏蔽网；112为侧面绝缘盖板；113为高压电极固定螺栓；114为低压电极固定螺栓；2为脉冲发生器；3为待处理颗粒；4为已处理颗粒；5为收纳笼；51为半开口绝缘盒；52为静电屏蔽板。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利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专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供的非平衡等离子体产生装置I可以应用于材料的表面改性处理，医疗仪器设备的杀菌消毒等。图1示出了该非平衡等离子体产生装置I的结构，为了便于说明，仅示出了与本专利技术实施例相关的部分，现详述如下:非平衡等离子体产生装置I包括腔体、屏蔽网以及设置在腔体内的高压电极单元和低压电极单元；其中腔体可以为长方体腔体；长方体腔体中相对的两个表面分别为高压电极绝缘盖板105和低压电极绝缘盖板106 ;长方体腔体中相对的两个侧面为屏蔽网110、111 ;长方体腔体中另外两个相对的侧面为密封绝缘板112。高压电极单元设置在高压电极绝缘盖板105的下表面，高压电极单元包括多个均匀阵列本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非平衡等离子体产生装置，其特征在于，包括腔体、屏蔽网以及设置在腔体内的高压电极单元和低压电极单元；所述腔体中相对的两个表面作为高压电极绝缘盖板(105)和低压电极绝缘盖板(106)，相对的两个侧面作为屏蔽网(110、111)，另外两个相对的侧面作为密封绝缘板(112)；所述高压电极单元设置在所述高压电极绝缘盖板(105)的下表面，所述高压电极单元包括多个均匀阵列排布的高压线电极(101)，在所述高压电极绝缘盖板(105)上设置有多个均匀阵列排布的第一通孔(107)；各个高压线电极(101)的一端与所述高压电极引线(103)的一端固定；所述高压线电极(101)的另一端通过所述高压电极固定螺栓(113)固定，所述高压电极引线(103)的另一端通过所述第一通孔(107)引出；并将各个高压电极引线(103)连接后作为所述非平衡等离子体产生装置的脉冲高压输入端；所述低压电极单元设置在所述低压电极绝缘盖板(106)的下表面，所述低压电极单元包括多个均匀阵列排布的低压线电极(102)；在所述低压电极绝缘盖板(106)上设置有多个均匀阵列排布的第二通孔(108)；各个低压线电极(102)的一端与所述低压电极引线(104)的一端固定；所述低压线电极(102)的另一端通过所述低压电极固定螺栓(114)固定，所述低压电极引线(104)的另一端通过所述第二通孔(108)引出；并将各个低压电极引线(103)连接后接地。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李黎，俞斌，刘云龙，姜立秋，腾云，刘明海，林福昌，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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