本实用新型专利技术涉及一种大气压中空基底电极等离子体射流发生装置。包括直流放电单元和用于提供直流放电单元放电电压的电源；直流放电单元包括导气管和电极组；电极组包括一个为圆柱形的高压电极和一个接地电极；导气管为中空管，上下两端分别设置有进气端口和出气端口；高压电极置于导气管轴向中心位置，接地电极处还设置有用以形成窄小气流通道的中空金属基底单元；中空金属基底单元呈圆柱体，且沿轴向设置有一个通孔。本实用新型专利技术提供了一种操作流程简单、运行成本低的一种大气压中空基底电极等离子体射流发生装置。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于等离子体
，涉及一种等离子体发生装置，尤其涉及一种大气压中空基底电极等离子体射流发生装置，可以用于金属材料的表面处理。
技术介绍
近年来，等离子体技术在物理学、化学、电子学、材料学，以及冶金化工等广泛领域以应用为中心的研宄十分活跃。低温等离子体因其密度高，气体温度低，成份可控，并能产生各种活性物种，可以用来改变金属材料的表面特性。用于金属材料表面改性，传统的低温等离子体发生装置需要高频电源(射频13.56MHz或微波2.45GHz)来维持放电能量的供给，并在低气压环境下工作，需要真空泵来抽真空。因而，处理设备投资大，成本高。相对带有真空设备的低气压放电等离子体发生装置而言，大气压气体放电等离子体表面处理设备省去了真空装置，在常压大气环境中，就能对样品进行表面处理。此表面处理技术不仅降低了运行成本，而且提高了工作效率。其中，大气压等离子体射流(APPJ)潜在的应用价值最大。它一般采用交流和脉冲放电方式，在有绝缘介质隔离的两电极直接(有时使用单电极)发生放电产生等离子体，凭借气体的流动将等离子体带出放电腔体之夕卜，形成等离子体射流。虽然APPJ很容易与被处理物体表面接触，有利于提高活性物种的利用率，但等离子体中的活性物种，尤其是金属或非金属离子，仅是在气流的作用下轰击被处理样品表面。因而，活性物种轰击的速度和能量受到一定的限制，降低了等离子体表面扩渗的效率，不利于APPJ在金属表面改性和去污方面的应用。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中所存在的技术问题，本技术提供一种大气压中空基底电极等离子体射流发生装置，以解决现有技术中大气压等离子体射流(APPJ)工作时，金属或非金属离子轰击速度和能量较低，金属材料表面改性和去污效率低下的问题。本技术的技术方案是:一种大气压中空基底电极等离子体射流发生装置，包括直流放电单元和用于提供直流放电单元放电电压的电源；上述直流放电单元包括导气管和电极组；上述电极组包括一个为圆柱形的高压电极和一个接地电极；所述导气管为中空管，上下两端分别设置有进气端口和出气端口 ；上述高压电极置于导气管轴向中心位置，其特殊之处在于:上述接地电极处还设置有用以形成窄小气流通道的中空金属基底单元；上述中空金属基底单元呈圆柱体，且沿轴向设置有一个通孔；中空金属基底单元的通孔与导气管同轴；上述接地电极呈L形，一直角边为圆柱体并与高压电极同轴，其端面在导气管出气端口处与高压电极端面相互正对，另一直角边为长方体，与中空金属基底单元端面相接；上述直流放电单元与电源之间还串联有限流电阻；上述电源采用直流或脉冲电源，脉冲电源的频率为50Hz至13.56MHz ；上述导气管的材质为云母、玻璃、陶瓷或聚四氟乙烯；上述高压电极和接地电极相互正对的端面为平面；所述高压电极和接地电极的材质为铝、铁、铜、钨、镍、钽、铂、铝合金、铁合金、铜合金、钨合金、镍合金、钽合金；上述中空基底单元的材质为铝或铜或铝合金或铜合金，中空基底单元通孔部分的孔径为4?100mm。本技术的优点是:1.相对传统的低气压放电等离子体发生装置，本技术在大气环境下产生等离子体射流，用于金属材料表面处理，免去了真空设备，简化了操作流程，降低了运行成本。2.相对传统的低气压放电等离子体发生装置的高频电源，本技术的供给电源可以为直流电源，降低了对电源设备的要求。3.相对于传统的大气压等离子体射流(APPJ)，本技术装置所产生的等离子体射流在气体流场和直流电场的共同作用下有更高的电子密度、更高的离子轰击速度和更高的离子能量。【附图说明】图1为本技术的中空金属基底单元结构示意图；图2为本技术的直流放电单元结构俯视图；图3为本技术的直流放电单元结构仰视图；图4为本技术大气压中空基底电极等离子体射流发生装置主体俯视图；图5为本技术大气压中空基底电极等离子体射流发生装置主体仰视图；图6为本技术工作示意图；其中:11-通孔、10-中空金属基底单元、20-直流放电单元、21-导气管、22-高压电极、23-接地电极、31-进气端口、32-出气端口、40-发生装置主体结构、41-电源、42-限流电阻、51-处理样品、52-等离子体射流。【具体实施方式】参见图1-6，本技术提出了一种大气压中空基底电极等离子体射流发生装置，包括直流放电单元20和用于提供直流放电单元20放电电压的电源41 ;直流放电单元20包括导气管和电极组；电极组包括一个为圆柱形的高压电极22和一个接地电极23 ;导气管21为中空管，上下两端分别设置有进气端口 31和出气端口 32 ;高压电极22置于导气管21轴向中心位置，接地电极23处还设置有用以形成窄小气流通道的中空金属基底单元10 ;中空金属基底单元10呈圆柱体，且沿轴向设置有一个通孔；中空金属基底单元10的通孔与导气管21同轴；接地电极23呈L形，一直角边为圆柱体并与高压电极22同轴，其端面在导气管出气端口 32处与高压电极22端面相互正对，另一直角边为长方体，与中空金属基底单元10端面相接；直流放电单元20与电源41之间还串联有限流电阻；电源41采用直流或脉冲电源，脉冲电源的频率为50Hz至13.56MHz ;导气管21的材质为云母、玻璃、陶瓷或聚四氟乙烯；高压电极22和接地电极23相互正对的端面为平面；高压电极22和接地电极23的材质为铝、铁、铜、钨、镍、钽、铂、铝合金、铁合金、铜合金、钨合金、镍合金、钽合金；中空基底单元10的材质为铝或铜或铝合金或铜合金，中空基底单元10通孔部分的孔径为4?100mm。一种大气压中空基底电极等离子体射流发生装置，包括中空金属基底单元和直流放电单元。所述中空金属基底单元包括一个通孔；所述直流放电单元包括一个导气管和两个电极，其中一个为圆柱形高压电极，另一个为接地电极。所述导气管具有用以接入工作气体的进气端口和让气体喷出的出气端口。所述高压电极置于导气管中心位置处，所述接地电极呈L形，一直角边为圆柱体，与高压电极同轴，其端面在导气管出气端口处与高压电极端面相互正对；另一直角边为长方体，与基底端面相接。工作气体可选为惰性气体、氧气、丙烷、氨气、氮气和氢气，或上述气体的混合气体，工作气体较适宜的流量为0.01?10L/min。中空金属基底单元优选销、铜，以及选自这些金属构成的合金，中空通孔部分的孔径为4?100mm，中空部分的高度为10?50mm。直流放电单元的导气管由云母、玻璃、陶瓷或聚四氟乙烯等绝缘材料制成，导气管内径为2?10mm，外径为4?12mm。直流放电单元的放电电极由销、铁、铜、鹤、镲、钽、钼，以及这些金属的合金制成，电极直径为I?8mm。直流放电单元的放电间隙最好为5?15mm。对于高压电极，提供直流或脉冲电压，电压幅值为100?10000V，其中脉冲频率为50Hz至13.56MHz。在导气管出气端口处，上述高压电极端面与导气管端面的间距不大于2mm。本技术提供的大气压中空基底电极等离子体射流发生装置实现了在大气压下产生高电子密度、高离子轰击速度和高离子能量的低温等离子体。工作时，高压电极通过限流电阻接电源的正极，接地电极接电源的负极，并接地。工作气体从导气管的进气端口流入，穿过导气管与电极之间的环形本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大气压中空基底电极等离子体射流发生装置，包括直流放电单元和用于提供直流放电单元放电电压的电源；所述直流放电单元包括导气管和电极组；所述电极组包括一个为圆柱形的高压电极和一个接地电极；所述导气管为中空管，上下两端分别设置有进气端口和出气端口；所述高压电极置于导气管轴向中心位置，其特征在于：所述接地电极处还设置有用以形成窄小气流通道的中空金属基底单元；所述中空金属基底单元呈圆柱体，且沿轴向设置有一个通孔；中空金属基底单元的通孔与导气管同轴；所述接地电极呈L形，一直角边为圆柱体并与高压电极同轴，其端面在导气管出气端口处与高压电极端面相互正对，另一直角边为长方体，与中空金属基底单元端面相接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汤洁，李静，姜炜曼，王屹山，赵卫，段忆翔，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：新型
国别省市：陕西;61
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