基于氩气和氦气混合气体的等离子体发生装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出一种基于氩气和氦气混合气体的等离子体发生装置，包括：等离子体发生装置、激励电源和气体混合装置；所述气体混合装置用于生成含有氩气、氦气和掺杂气体的混合气体；所述等离子体发生装置用于将所述混合气体施加电场，在竖直下方产生等离子体；所述激励电源用于为等离子体发生装置提供高电压激励。其在装置上实现了氩气、氦气和掺杂气体的混合并产生等离子体，使得氦气和氩气的化学特性互补，有助于提升活性粒子的产生效率，增强等离子体射流的化学活性，从而提高应用效果。

【技术实现步骤摘要】
基于氩气和氦气混合气体的等离子体发生装置
本技术属于等离子体发生装置领域，尤其涉及一种基于氩气和氦气混合气体的等离子体发生装置。
技术介绍
20世纪90年代以来，随着放电技术的迅速发展，可以在常温常压下产生非热力学平衡等离子体，即大气压冷等离子体。大气压冷等离子体可直接与人体组织友好接触，使得等离子体在生物医学领域的应用得到快速发展，进而衍生出一门新兴交叉学科——“等离子体医学”。大气压冷等离子体射流装置是等离子体医学应用中最常用的一种等离子体发生装置，其能在开放空间中产生大气压冷等离子体，使得被处理对象不受等离子体放电间隙尺寸的限制，从而使许多应用的实现成为可能。近十几年的研究表明，大气压冷等离子体射流在慢性溃疡治疗、快速止血、牙齿根管治疗甚至癌症治疗等方面都具有巨大的应用潜力。大气压等离子体射流通常以氦气或者氩气这两种稀有气体之一作为工作气体。相比于空气等离子体，使用稀有气体作为工作气体能够有效降低等离子体激发电压，同时，为了增大所产生的活性粒子浓度与种类，通常在工作气体中掺杂一定量的其他气体如氧气或水蒸气等。其中，以氦气作为主要工作气体的等离子体射流主要优缺点如表1所示，以氩气作为主要工作气体的等离子体射流主要优缺点如表2所示。表1氦气射流主要优缺点优点缺点放电均匀性好氦气价格昂贵放电稳定性好等离子体化学活性低击穿电压低用于灭菌、材料表面改性效率低等离子体气体温度低有效作用面积较小表2氩气射流主要优缺点优点缺点氩气价格便宜放电均匀性差等离子体化学活性高放电稳定性差有效作用面积较大等离子体气体温度高处理均匀性好击穿电压较高此外，无论是氦气射流还是氩气射流，实际操作中改变处理角度时，放电产生的活性粒子作用范围均随之急剧变化，这使得在临床应用中难以精确控制等离子体射流有效作用范围。综上所述，目前的等离子体射流装置均因其各自缺陷而无法有效地满足实际医学应用需求，因此亟需对当前的等离子体射流装置进行改进。
技术实现思路
专利技术人通过实验探索发现采用一定比例的氩气与氦气相互混合作为射流工作气体能够将氦气射流与氩气射流的优点有效结合，并减弱实际操作中处理角度变化对等离子体射流有效作用范围的影响，实现精准控制等离子体射流有效作用范围的效果。基于此，本技术提供了一种基于氩气和氦气混合气体的新型等离子体发生装置方案。本技术具体采用以下技术方案：一种基于氩气和氦气混合气体的等离子体发生装置，其特征在于，包括：等离子体发生装置、激励电源和气体混合装置；所述气体混合装置用于生成含有氩气、氦气和掺杂气体的混合气体；所述等离子体发生装置用于将所述混合气体施加电场，在竖直下方产生等离子体；所述激励电源用于为等离子体发生装置提供高电压激励。其中，所述混合气体包括体积分数为60%的氩气、38%的氦气和2%的掺杂气体；掺杂气体为氧气或空气或水蒸气。优选地，在具体的结构方面，所述等离子体发生装置包括：竖直设置的介质管、设置在介质管内侧上部的高压电极和设置在介质管周部的地电极；所述气体混合装置包括：连接氦气储存罐并带有第一转子流量计的氦气通道、连接氩气储存罐并带有第二转子流量计的氩气通道、掺杂气体通道、以及汇合氦气通道、氩气通道、掺杂气体通道的气体混合室；所述激励电源连接高压电极；所述气体混合室连接介质管的上端。优选地，所述激励电源可采用交流或脉冲电源，进一步地，采用纳秒脉冲电源更有利于获得较低的放电温度以及提高活性粒子浓度。优选地，所述等离子体发生装置为空心铁管-环电极结构，其中，空心铁管作为高压电极，地电极采用环电极结构。具体地，介质管采用喇叭状的石英介质管，地电极为包裹在介质管外部的铜箔地电极。优选地，所述等离子体发生装置为针-环电极结构，其中，高压电极采用针电极结构，地电极采用环电极结构。其中，高压针电极包裹有绝缘介质。优选地，多个所述等离子体发生装置共同构成阵列式蜂窝状结构，以增大等离子体射流的处理面积。优选地，所述掺杂气体通道连接氧气储存罐并带有第三转子流量计。优选地，所述掺杂气体通道的一端连接氩气储存罐，包括通过气流管道连接的第四转子流量计和水存储器，另一端连接气体混合室。该种方案在增大所产生的活性粒子浓度的同时可以省掉氧气的气路。优选地，所述介质管的下方设置有等离子体处理装置，包括相应的容器和其他常规医用设备，使等离子体可用于直接处理人体组织病灶区，起到灭菌、抗感染等作用。比如结合用于处理液体状的明胶或去离子水，等离子体处理后可将活化明胶或活化水涂抹于生物组织或医疗器械表面，从而起到灭菌、抗感染等作用。与现有技术相比，本技术及其优选方案在装置上实现了氩气、氦气和掺杂气体的混合并产生等离子体，使得氦气和氩气的化学特性互补，有助于提升活性粒子的产生效率，增强等离子体射流的化学活性，从而提高应用效果。另一方面，其设计的等离子体发生装置使得等离子体产生的活性粒子对被处理物的注入部位处于射流正下方，不随射流处理角度的变化而改变，从而实现精确控制等离子体射流的处理范围。通过该装置生成的等离子体，相比于氦气等离子体射流，氩气的使用降低了应用成本，增大了射流垂直处理下活性粒子作用范围，同时降低了射流矩阵相互干扰，有助于实现等离子体射流的大面积化。相比于氩气等离子体射流，氦气的使用降低了放电电压和气体温度，增加了等离子体射流的长度，使等离子体处于弥散状态，防止局部灼伤的风险。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术进一步详细的说明：图1是本技术装置基本结构示意图；图2是本技术第一个实施例中气体混合装置的结构示意图；图3是本技术第二个实施例中气体混合装置的结构示意图；图4是本技术第三个实施例中等离子体发生装置的结构示意图；图5是本技术第四个实施例中等离子体发生装置的结构示意图；图6是本技术第五个实施例中等离子体发生装置的结构示意图；图7是本技术第六个实施例的整体结构示意图；图8是本技术实施例产生的活性粒子有效作用范围实验结果示意图（射流头竖直处理以及平行处理）。具体实施方式为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：如图1所示，本技术实施例提供一种基于氩气和氦气混合气体的新型等离子体装置，包括气体控制模块、等离子体发生模块和电源激励模块。其中气体控制模块用于产生固定浓度的氩气、氦气和氧气（可替换为空气或水蒸气）的混合气体；等离子体发生模块对气体控制模块产生的混合气体施加强电场，产生高活性的冷等离子体；电源本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于氩气和氦气混合气体的等离子体发生装置，其特征在于，包括：等离子体发生装置、激励电源和气体混合装置；所述气体混合装置用于生成含有氩气、氦气和掺杂气体的混合气体；所述等离子体发生装置用于将所述混合气体施加电场，在竖直下方产生等离子体；所述激励电源用于为等离子体发生装置提供高电压激励。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于氩气和氦气混合气体的等离子体发生装置，其特征在于，包括：等离子体发生装置、激励电源和气体混合装置；所述气体混合装置用于生成含有氩气、氦气和掺杂气体的混合气体；所述等离子体发生装置用于将所述混合气体施加电场，在竖直下方产生等离子体；所述激励电源用于为等离子体发生装置提供高电压激励。


2.根据权利要求1所述的基于氩气和氦气混合气体的等离子体发生装置，其特征在于：所述等离子体发生装置包括：竖直设置的介质管、设置在介质管内侧上部的高压电极和设置在介质管周部的地电极；所述气体混合装置包括：连接氦气储存罐并带有第一转子流量计的氦气通道、连接氩气储存罐并带有第二转子流量计的氩气通道、掺杂气体通道、以及汇合氦气通道、氩气通道、掺杂气体通道的气体混合室；所述激励电源连接高压电极；所述气体混合室连接介质管的上端。


3.根据权利要求2所述的基于氩气和氦气混合气体的等离子体发生装置，其特征在于：所述激励电源为交流电源或脉冲电源。


4.根据权利要求2所述的基于氩气和氦气混合气体的等离子体发生装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：何桐桐，郑跃胜，舒胜文，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：新型
国别省市：福建;35