一种介质阻挡放电低温等离子体热天平制造技术

本实用新型专利技术涉及一种介质阻挡放电低温等离子体热天平，包括等离子体发生装置、称重仪、气体分析仪及升降机构；等离子体发生装置包括铜棒电极、石英管反应器、钢丝网及实验电源，样品台通过刚玉支架置于称重仪上；钢丝网包裹在石英管反应器外侧；石英管反应器及铜棒电极随升降机构升降移动；石英管反应器的出气管与气体分析仪相连；实验电源连接钢丝网、调压器及数字示波器。本实用新型专利技术将等离子体放电功率引入低温等离子体热天平，以实现样品质量与气体成分变化的同步监测分析，可直接应用于低温等离子体处理固态物质的复杂反应，对于探究低温等离子体作用下固体样品热解、气化和燃烧反应动力学及反应机理具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种介质阻挡放电低温等离子体热天平
本技术涉及样品分析
，尤其涉及一种介质阻挡放电低温等离子体热天平。
技术介绍
等离子体是高密度的正粒子和负粒子的集合，其中包括电子、正离子、自由基、负离子和各种活性基团等。等离子体内正电荷与负电荷的带电量相等，故是一种呈电中性的离子化气状物质集合体。等离子体根据粒子温度的不同，可以分为非平衡等离子体和热平衡等离子体。非平衡等离子体中离子温度与电子温度不同，并且一般电子温度高达上万度，而中性分子温度仅为300～500K，但整个体系的温度仍是不高的，因此被称为低温等离子体。根据放电形式的不同，低温等离子体又可以分为介质阻挡放电、辉光放电、频射放电、电晕放电和微波放电等几种形式的低温等离子体。本技术主要针对介质阻挡放电形式的低温等离子体的放电过程进行研究。在低温等离子体的运行过程中，大部分能量被用于产生高能电子、自由基和离子等活性基团。这些活性粒子由于具有较高的能量，在等离子体参与的化学反应中具有较高的反应活性。因此低温等离子体在降解挥发性有机气态污染物(VolatileOrganicCompounds，简称VOCs)、材料改性和废弃资源气化再生等领域中具有广泛的应用前景。根据目前的研究情况，等离子体的物理特性已经被研究得比较透彻,但等离子体化学反应中的规律仍有待总结。目前，对于固体材料的等离子体气化反应，由于等离子反应的不可控性，对于不同反应条件及不同反应时间，固体材料的反应速率、反应产物及质量的变化仍然属于未知领域，这在一定程度上阻碍了等离子体反应过程中反应动力学和反应机理的探究。热天平是一种基于热重分析技术的化工仪器，热重分析技术是在程序温度控制的情况下，测量物质的质量与温度或时间关系的方法。通过分析热重曲线，我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成的产物等与质量相联系的信息。但是，对于低温等离子体来说，由于其具有电子温度高(约103～104K)而气体温度却很低的特性，使得对于等离子体反应中具体反应中心的温度难以确定，这也制约了等离子体热天平的发展。
技术实现思路
本技术提供了一种介质阻挡放电低温等离子体热天平及，改变了以温度探究热失重的传统方式，将等离子体放电功率引入低温等离子体热天平，以实现样品质量与气体成分变化的同步监测分析，可直接应用于低温等离子体处理固态物质的复杂反应，对于探究低温等离子体作用下固体样品热解、气化和燃烧反应动力学及反应机理具有重要的意义。为了达到上述目的，本技术采用以下技术方案实现：一种介质阻挡放电低温等离子体热天平，包括等离子体发生装置、刚玉支架、金属支架、称重仪、气体分析仪及升降机构；所述等离子体发生装置为双介质阻挡放电反应装置，包括自内向外依次同轴设置的铜棒电极、石英管反应器、钢丝网及实验电源，样品台通过刚玉支架置于称重仪上；样品台及刚玉支架的中部分别设通孔供铜棒电极穿过；铜棒电极的顶部与石英管反应器的顶部密封连接，钢丝网包裹在石英管反应器的中部外侧；石英管反应器与外部的金属支架固连，金属支架置于升降机构上，升降机构升降时，金属支架、石英管反应器及铜棒电极一起随之升降移动；刚玉支架的下部设密封塞，石英管反应器下移后底部与刚玉支架之间能够通过密封塞密封；石英管反应器的上部设出气管，石英管反应器的下部设进气管；所述出气管与气体分析仪相连；所述钢丝网与实验电源相连，实验电源另外连接调压器及数字示波器。所述铜棒电极为外部包裹刚玉的铜棒电极。所述样品台为环形结构，其底部为石英砂粒构成的石英筛板，内外两侧分别设石英环板。所述刚玉支架由多层刚玉盘及支撑架组成，多层刚玉盘通过支撑架沿高向间隔设置，支撑架由沿刚玉支架周向设置的多个支撑柱组成。所述钢丝网为不锈钢钢丝网。所述升降机构为液压式剪叉升降工作台。所述铜棒电极的顶部设法兰一，石英管反应器的顶部设法兰二，法兰二上设环形凹槽，法兰一嵌于环形凹槽中实现定位固定，并通过设于法兰一与法兰二接触面之间的密封垫圈实现密封。所述金属支架为筒状金属支架，石英管反应器的顶部与金属支架的顶部固定连接，石英管反应器的下部与金属支架之间设金属环板。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术中绝缘刚玉支撑架中间开孔，以实现外包刚玉的铜棒等离子体负极于孔中上下生降，绝缘材料隔绝了等离子体穿透影响电路造成分析系统故障的问题，该仪器原理充分、符合规律，可直接应用于气固非均相等离子体反应中，与支架相连的称重仪可实时监测物体质量变化，并可与气体分析仪连用，由此实现了样品质量与气体成分变化的同步监测分析。附图说明图1是本技术实施例1所述一种介质阻挡放电低温等离子体热天平的结构示意图。图2是本技术实施例2所述一种介质阻挡放电低温等离子体热天平的结构示意图。图3是本技术所述铜棒电极、石英管反应器、钢丝网、样品台及刚玉支架的连接关系示意图。图4是本技术所述等离子体发生装置中介质阻挡放电反应原理示意图。图5是图4的前视图。图中：1.铜棒电极2.钢丝网3.刚玉支架31.支撑柱4.金属支架41.金属环板5.样品台6.升降机构7.进气管8.出气管9.底座10.称重仪11.密封塞12.法兰一13.法兰二14.调压器15.数字示波器16.实验电源17.石英管反应器具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步说明：如图1、图2所示，本技术所述一种介质阻挡放电低温等离子体热天平，包括等离子体发生装置、刚玉支架3、金属支架4、称重仪10、气体分析仪(图中未示出)及升降机构6；所述等离子体发生装置为双介质阻挡放电反应装置，包括自内向外依次同轴设置的铜棒电极1、石英管反应器17及钢丝网2，样品台5通过刚玉支架3置于称重仪10上；样品台5及刚玉支架3的中部分别设通孔供铜棒电极1穿过；铜棒电极1的顶部与石英管反应器17的顶部密封连接，钢丝网2包裹在石英管反应器17的中部外侧；石英管反应器1与外部的金属支架4固连，金属支架4置于升降机构6上，升降机构6升降时，金属支架4、石英管反应器17及铜棒电极1一起随之升降移动；刚玉支架3的下部设密封塞11，石英管反应器17下移后底部与刚玉支架3之间能够通过密封塞11密封；石英管反应器17的上部设出气管8，石英管反应器17的下部设进气管7；所述出气管8与气体分析仪相连；所述钢丝网2与实验电源16相连，实验电源16另外连接调压器14及数字示波器15。所述铜棒电极1为外部包裹刚玉的铜棒电极。所述样品台5为环形结构，其底部为石英砂粒构成的石英筛板，内外两侧分别设石英环板。如图3所示，所述刚玉支架3由多层刚玉盘及支撑架组成，多层刚玉盘通过支撑架沿高向间隔设置，支撑架由沿刚玉支架3周向设置的多个支撑柱31组成。所述钢丝网2为不锈钢钢丝网。所述升降机构6为液压式剪叉升降工作台。所述铜棒电极1的顶部设法兰一12，石英管反应器17的顶部设法兰二1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种介质阻挡放电低温等离子体热天平，其特征在于，包括等离子体发生装置、刚玉支架、金属支架、称重仪、气体分析仪及升降机构；所述等离子体发生装置为双介质阻挡放电反应装置，包括自内向外依次同轴设置的铜棒电极、石英管反应器、钢丝网及实验电源，样品台通过刚玉支架置于称重仪上；样品台及刚玉支架的中部分别设通孔供铜棒电极穿过；铜棒电极的顶部与石英管反应器的顶部密封连接，钢丝网包裹在石英管反应器的中部外侧；石英管反应器与外部的金属支架固连，金属支架置于升降机构上，升降机构升降时，金属支架、石英管反应器及铜棒电极一起随之升降移动；刚玉支架的下部设密封塞，石英管反应器下移后底部与刚玉支架之间能够通过密封塞密封；石英管反应器的上部设出气管，石英管反应器的下部设进气管；所述出气管与气体分析仪相连；所述钢丝网与实验电源相连,实验电源另外连接调压器及数字示波器。/n

【技术特征摘要】
1.一种介质阻挡放电低温等离子体热天平，其特征在于，包括等离子体发生装置、刚玉支架、金属支架、称重仪、气体分析仪及升降机构；所述等离子体发生装置为双介质阻挡放电反应装置，包括自内向外依次同轴设置的铜棒电极、石英管反应器、钢丝网及实验电源，样品台通过刚玉支架置于称重仪上；样品台及刚玉支架的中部分别设通孔供铜棒电极穿过；铜棒电极的顶部与石英管反应器的顶部密封连接，钢丝网包裹在石英管反应器的中部外侧；石英管反应器与外部的金属支架固连，金属支架置于升降机构上，升降机构升降时，金属支架、石英管反应器及铜棒电极一起随之升降移动；刚玉支架的下部设密封塞，石英管反应器下移后底部与刚玉支架之间能够通过密封塞密封；石英管反应器的上部设出气管，石英管反应器的下部设进气管；所述出气管与气体分析仪相连；所述钢丝网与实验电源相连,实验电源另外连接调压器及数字示波器。


2.根据权利要求1所述的一种介质阻挡放电低温等离子体热天平，其特征在于，所述铜棒电极为外部包裹刚玉的铜棒电极。


3.根据权利要求1所述的一种介质阻挡放电低温等离子体热天平，其特征在于，所述样品台为环形结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：李先春，何超，王晴，李月慧，王焕然，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21