一种小型火花放电低温等离子体装置制造方法及图纸

本发明专利技术是小型火花放电低温等离子体装置，其结构包括设备箱体、反应器模块、电源模块、调频模块、充放电模块；其中，电源模块、调频模块、充放电模块处在设备箱体内，电源模块的电源输出端与调频模块的电源输入端相连，调频模块的电源输出端与充放电模块的电源输入端相连，充放电模块的电源输出端与反应器模块的电源输入端相连。本发明专利技术的优点：1、可以根据处理对象选择三种不同频率等级的火花放电；2、能够实现不同强度的火花放电；3、方便携带和在不同场合使用；4、满足了对不同性质待处理物的需求，因此适用范围范围广泛，灵活性高。

【技术实现步骤摘要】
一种小型火花放电低温等离子体装置
本专利技术涉及的是一种小型火花放电低温等离子体装置，属于低温等离子体

技术介绍
现有的低温等离子体处理装置多采用介质阻挡放电、滑动电弧和电晕放电等放电方式，在一定场合能满足杀菌消毒，材料处理等处理需求，但是针对一些高强度材料处理和难杀灭细菌等处理需求，其适用性有限;与这些放电相比，火花放电产生的等离子体具有更高的强度，但目前火花放电等离子体多应用于火花塞、材料制备等工业领域，产生的等离子体的温度较高，功率较大，设备体积较大，而应用于生物医学及材料领域的小型火花放电低温等离子体技术和装置不多。此外，现有火花放电低温等离子体技术，其放电频率通常固定，因此单位时间内作用于待处理物的等离子体剂量无法改变；放电强度固定，导致火花放电产生的能量及作用强度不具可调性，无法满足根据处理性质不同、需求不同的待处理物的应用需求，尤其是处理人体、细胞以及特殊材料等。就低温等离子体材料处理和生物医学应用需求来说，不同的材料、细胞、细菌等物质的表面性能不一样，断键和分子重组所需要的能量不同，选择合适的能量才能保证最佳的处理效果；另外等离子体生物医学等应用中也需要装置的小型化和便携化，以提高使用方便性和灵活性。针对如上需求，本专利技术设计了一种放电频率、放电强度可调节的小型火花放电低温等离子体装置，该装置具有结构简单、灵活性好、调节方便和便携式的特点，该装置可方便调节产生的具有较高活性的低温等离子体，能够直接作用于人体、细胞、特殊材料等，有较高的灵活性和较强的稳定性，特别适用于伤口凝血，杀菌消毒，细胞处理、材料改性等生物医学及材料领域的应用。大气压低温等离子体中含有大量的自由基、活性粒子等，其产生不需要真空环境，成本低，操作简便，在环境保护、材料改性、医学、农业、航天航空等领域具有广阔的应用前景。传统的化学或物理方法处理，可能对处理物造成一定的损伤或化学残留，而采用大气压低温等离子体处理，可在对处理物不造成伤害的条件下，有效改善处理物的性能，以满足应用需求，是干式、环保节能的清洁处理方式。大气压低温等离子体的产生方式主要包括介质阻挡放电、滑动电弧放电、电晕放电和火花放电等。目前，已报道的低温等离子体处理装置大多都依托于这些放电形式，如专利CN102946685A介绍了一种大气压诱导空气低温等离子体装置，在平板电极之间产生相对均匀弥散的低温等离子体，以应用于物质表面改性和灭菌消毒等，如专利CN101156955A报道了一种非平衡等离子体式喷雾杀菌消毒剂发生装置，利用水气混合物驱动喷头内形成的电弧，作为一种杀菌消毒剂。如专利CN104189931A报道了一种利用电晕放电产生臭氧进行杀菌消毒的装置。以上技术在一定场合能够满足杀菌消毒、材料处理等的需求，但是针对一些高强度材料处理和难杀灭细菌等处理需求，其适用性有限。而火花放电较介质阻挡放电、滑动电弧放电和电晕放电而言，产生的等离子体中粒子能量相对较高，且能够产生少量的紫外光，更适合对一些表面性能较高的物质或杀灭难灭活细菌进行处理，因此在生物医学、材料处理等领域可能获得更好的处理效果。但现有火花放电低温等离子体技术，主要用于放电加工和火花塞等领域，其运行温度较高，另外其放电频率通常固定，因此单位时间内作用于待处理物的等离子体剂量无法改变；放电强度固定，导致火花放电产生的能量及作用强度不具备可调性，无法满足根据处理性质不同、需求不同的待处理物的应用需求来进行灵活调节，尤其是处理人体、细胞以及特殊材料等；就低温等离子体材料处理和生物医学应用需求来说，不同的材料、细胞、细菌等物质的表面性能不一样，断键和分子重组所需要的能量不同，选择合适的能量才能保证最佳的处理效果；专利US2012/0296265A1报导了一种用于处理皮肤溃疡的火花放电装置，该专利采用直流电源供电驱动针—孔电极结构，利用空气流促进等离子体吹出反应器，来产生适合处理皮肤的火花放电。该技术实现需要额外通入气体，设备较为复杂，并且火花放电频率固定、放电强度固定，不能因处理对象要求调节放电强度;因此为适用低温等离子体生物医学及材料处理需求，需要开发强度可调的小型化火花放电低温等离子体装置。现有低温等离子体技术，其放电频率通常固定，因此单位时间内作用于待处理物的等离子体剂量无法改变；放电强度固定，导致放电产生的能量及作用强度不具备可调性，无法满足根据处理性质不同、需求不同的待处理物的应用需求来进行灵活调节，尤其是处理人体、细胞以及特殊材料等。就低温等离子体材料处理和生物医学应用需求来说，不同的材料、细胞、细菌等物质的表面性能不一样，断键和分子重组所需要的能量不同，选择合适的能量才能保证最佳的处理效果；另外等离子体生物医学等应用中也需要装置的小型化和便携化，以提高使用方便性和灵活性。此外，现有火花放电技术的实现通常需要额外通入气体，结构较为复杂，成本较高，难以实现装置的小型化，灵活性差，应用的范围受到了很大的限制。本专利技术针对这些问题，设计了一种放电频率、放电强度可调的小型火花放电低温等离子体装置，采用小型高压直流电源供电，通过改变回路调频电阻的阻值对火花放电的频率进行调节。设备采用插拔接口的设计，通过改变反应器的电极结构，来改变火花放电的强度。由于不需要额外通入气体，箱体中只有电气回路，因此设备体积小，携带方便。本专利技术具有放电频率可调、放电强度可调、产生等离子体的粒子能量相对较高、放电功率小、简单便携、灵活性好、成本低等优点，大大增加了火花放电的应用范围，提升了其应用价值。
技术实现思路
本专利技术提出的是一种小型火花放电低温等离子体装置，其目的旨在解决现有低温等离子体技术放电频率固定，单位时间内作用于待处理物的等离子体剂量无法改变；现有低温等离子体技术放电强度固定，导致放电产生的能量及作用强度不具备可调性，无法满足根据处理性质不同、需求不同的待处理物的应用需求来进行灵活调节，以及现有火花放电技术的实现需要额外通入气体，结构较为复杂，成本较高，难以实现装置的小型化，灵活性差的问题。本专利技术的技术解决方案：小型火花放电低温等离子体装置，其结构包括设备箱体100、反应器模块500、电源模块200、调频模块300、充放电模块400；其中，电源模块200、调频模块300、充放电模块400处在设备箱体100内，电源模块200的电源输出端与调频模块300的电源输入端相连，调频模块300的电源输出端与充放电模块400的电源输入端相连，充放电模块400的电源输出端与反应器模块的电源输入端相连。本专利技术的优点：1、本专利技术不需要额外通入气体，可以根据处理对象对单位时间低温等离体处理剂量的需求，选择三种不同频率等级的火花放电；2、本专利技术可以根据需求，选择合适的反应器结构，通过箱体和反应器上的耐高压香蕉插头灵活连接，实现不同强度的火花放电；3、本专利技术将整个装置一体化化，电气回路融合在一个110*190*240mm的小型铝制设备箱体中，其便携式的特点使设备方便携带和在不同场合使用；4、本专利技术产生的火花放电低温等离体粒子能量相对较高、人体可接触，由于频率、强度可调，单位时间等离子体的剂量大小、能量大小可根据处理需要灵活调节，满足了对不同性质待处理物的需求，因此适用范围范围广泛，灵活性高。附图说明附图1是本专利技术的逻辑结构示意图。附本文档来自技高网...

【技术保护点】
小型火花放电低温等离子体装置，其特征是包括设备箱体、反应器模块、电源模块、调频模块、充放电模块；其中，电源模块、调频模块、充放电模块处在设备箱体内，电源模块的电源输出端与调频模块的电源输入端相连，调频模块的电源输出端与充放电模块的电源输入端相连，充放电模块的电源输出端与反应器模块的电源输入端相连。

【技术特征摘要】
1.小型火花放电低温等离子体装置，其特征是包括设备箱体、反应器模块、电源模块、调频模块、充放电模块；其中，电源模块、调频模块、充放电模块处在设备箱体内，电源模块的电源输出端与调频模块的电源输入端相连，调频模块的电源输出端与充放电模块的电源输入端相连，充放电模块的电源输出端与反应器模块的电源输入端相连。2.根据权利要求1所述的小型火花放电低温等离子体装置，其特征是所述电源模块采用高压直流电源对整个设备进行供能。3.根据权利要求1所述的小型火花放电低温等离子体装置，其特征是所述调频模块包括旋钮开关、三个回路调频电阻，三个回路调频电阻为不同阻值，旋钮开关与三个不同阻值的回路调频电阻连接，旋钮开关共有4档。4.根据权利要求1所述的小型火花放电低温等离子体装置，其特征是所述充放电模块包括电容，充放电模块采用电容对反应器模块进行循环的充放电，常开自复位开关和泄放电阻串联，将其串联后的电路并联在电容两端，泄放电阻为设备放电完毕之后的电容内存余电量进行泻放，保证设备安全，延长设备的使用寿命。5.根据权利要求1所述的小型火花放电低温等离子体装置，其特征是所述调频模块与充放电模块构成RC回路，通过需要调节旋钮开关选择不同阻值的回路调频电阻，改变RC参数，从而改变电容充放电的频率，实现不同频率等级的火花放电。6.根据权利要求1所述的小型火花放电低温等离子体装置，其特征是所述设备箱体上配有耐高压香蕉插头的A母座和B母座，分别与接在反应器模块上耐高压香蕉插头的A公头和B公头进行连接，充放电模块的电源输出端与反应器模块的电源输入端通过A母座、B母座与A公头、B公头之间的相互配合进行连接。7.根据权利要求1所述的小型火花放电低温等离子体装置，其特征是所述高压直流电源的输入端通过插头与220V交流电相接，高压直流电源输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：方志，徐楠，崔行磊，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32