一种基于种子电子生成的面-体耦合放电等离子体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于种子电子生成的面

【技术实现步骤摘要】
一种基于种子电子生成的面
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体耦合放电等离子体装置


[0001]本专利技术属于放电等离子体发生方法领域，涉及一种基于种子电子生成的面
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体耦合放电等离子体装置，用于生成大间距高活性等离子体，也可用于臭氧产生、废气处理、杀菌消毒、粉体材料改性、能源化工和土壤修复等领域应用。

技术介绍

[0002]大气压放电等离子体具有活性粒子种类丰富和适用范围广等优点，近年来在臭氧生成、杀菌消毒、粉体材料改性和污染土壤修复等领域受到学者们的广泛关注。体介质阻挡放电作为大气压等离子体的主要产生方式，由于活性粒子密度低、放电气隙小，严重制约其规模化工业应用。因此，研究在宽间距条件下产生高活性等离子体方法具有重要应用价值。基于气体放电理论，提高放电种子电子密度能促进电子雪崩发展，增强放电等离子体强度，有效提高等离子体活性。
[0003]对比文件1(一种增强大气压放电等离子体强度的镍
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氧化镍
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氧化镁复合阴极、制备方法及其应用，李杰等，专利技术专利，授权公告号：CN 106793436 B)公开了一种在等离子体放电结构中的金属镍阴极上形成氧化镍
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氧化镁氧化层，诱导金属镍中电子在场致发射作用下穿过氧化层作为种子电子，增强大气压放电等离子体强度。文件2(面阵滑闪火花预电离组合放电电极，李国富等，授权公告号CN 102545006 B)公开了一种利用在阴极针处产生滑闪放电诱导强烈的紫外光为放电空间提供种子电子，增强空间放电等离子体强度。文件3(一种强电晕预电离装置，梁勖等，授权公告号CN 111952824 B)公开了一种利用电晕放电产生预电离效应，增强电晕强度。然而，上述方法提供的种子电子数目有限，导致放电等离子体强度增强效果受限。文件4(Experimental investigation on large
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area dielectric barrier discharge in atmospheric nitrogen and air assisted by the ultraviolet lamp[J].Spectrochimica Acta Part A:Molecular and Biomolecular Spectroscopy,Zhang Yan et al.2009,72(3):460
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464.)介绍了一种利用紫外线产生预电离，为主放电提供种子电子，增强放电等离子体强度。文件5(Pre
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ionization methods for atmospheric pressure discharge controlled by dielectric barrier[C].IEEE Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena.Zhan Huamaoetal.2006:287
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289.)利用等离子体射流产生预电离提供种子电子，增强放电等离子体密度。上述两种方法均需要额外的装置提供种子电子，增加了放电系统的复杂性。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术从放电机制出发，以放电结构为基础，提出一种基于种子电子生成的面
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体耦合放电等离子体装置。通过共面放电产生预电离效应，增加体介质阻挡放电初始种子电子数量，降低起始放电电压和稳定运行电压，促进电子雪崩发展，产生更多等离子体通道，增强放电等离子体强度。同时在另一端电极上施加与前一端极性相同的电压，利用两端电极上大的电势差，显著增强空间气隙瞬态电场。在大量种子
电子和瞬态强电场共同作用下实现大间隙、高活性体介质阻挡放电发生。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种基于种子电子生成的面
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体耦合放电等离子体装置，所述的面
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体耦合放电等离子体装置包括等离子体电源系统和由其激励的面
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体耦合放电装置。所述的面
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体耦合放电装置包括毛细管共面放电阵列、平板式共面放电阵列、条形管共面放电阵列、金属板电极或介质板电极。所述的等离子体电源在激励毛细管共面放电阵列电极或者平板式共面放电阵列电极或者条形管式共面放电阵列电极时，采用脉冲电源或交流电源，可诱导共面放电产生，使等离子体中高密度的电子作为体介质阻挡放电的初始种子电子；在激励单独金属板电极时采用采用脉冲电源、交流电源或直流电源；在激励介质板电极时采用脉冲电源、交流电源或直流电源；所述的面
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体耦合放电装置可不通入气体使用也可根据需求通入不同种类气体。
[0007]所述的基于种子电子生成的面
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体耦合放电等离子体装置可以为两端电极均产生共面放电提供种子电子的结构，也可以是一端电极产生共面放电实现预电离效应，为空间气隙放电提供初始种子电子，另一端接地或者施加电压为气隙提供强电场；两端电极放电气隙间距范围为0.1
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50mm，两端电极的驱动电压极性相反或者两端电压存在相位用以增大空间气隙瞬态电场，用以产生空间气隙主放电。对于两端电极均能产生共面放电结构：其两端电极可分别为两个相同毛细管共面放电阵列；也可是两端为平板式共面放电阵列；也可两端为条形管共面放电阵列，也可一端是毛细管共面放电阵列，一端是平板式共面放电阵列；也可一端是毛细管共面放电阵列，一端是条形管共面放电阵列；也可一端是平板式共面放电阵列，一端是条形管共面放电阵列。对于一端电极产生共面放电预电离效应该装置也可是一端为毛细管共面放电阵列或者平板式共面放电阵列或者条形管共面放电阵列，另一端为金属板电极或者介质板电极。
[0008]所述的面
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体耦合放电等离子体装置通入的气体根据不同的需求也可不同，如在脱除有机废气时，可通入一定量氧气或者水蒸气，用以生成有助于脱除污染物的活性物质(如羟基、氧原子、含氧活性粒子和臭氧)，提高污染物脱出效率。进一步的，所述的毛细管共面放电阵列由高压毛细管电极和低压毛细管电极交错紧贴并排组成，其中，高压毛细管电极通过导线连接等离子体电源系统的电源高压端，低压毛细管电极与地线连接作为接地毛细管电极，在电压作用下产生共面放电；通过增加高压毛细管电极和接地毛细管电极数量提高放电区域大小。
[0009]进一步的，所述的平板式共面放电阵列为在介质平板内部按一定间距交错放置金属高压电极和接地电极；所述的金属高压电极与等离子体电源系统的电源高压端连接，接地电极与地线连接，在电压作用下产生共面放电；通过增加金属高压电极和接地电极数量提高放电区域。
[0010]进一步的，所述的条形管共面放电阵列由条形管高压电极和条形管接地电极交错紧贴并排组成；所述的条形管放电阵列高压电极与等离子体电源系统的电源高压端连接，条形管接地电极与地线连接，在电压作用下产生共面放电；通过增加高压条形管电极和条形管接地电极数量提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于种子电子生成的面
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体耦合放电等离子体装置，其特征在于，所述的面
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体耦合放电等离子体装置包括等离子体电源系统和由其激励的面
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体耦合放电装置；所述的面
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体耦合放电装置包括毛细管共面放电阵列、平板式共面放电阵列、条形管共面放电阵列、金属板电极或介质板电极；所述的等离子体电源在激励毛细管共面放电阵列电极或者平板式共面放电阵列电极或者条形管式共面放电阵列电极时，采用脉冲电源或交流电源，可诱导共面放电产生，使等离子体中高密度的电子作为体介质阻挡放电的初始种子电子；在激励单独金属板电极时采用采用脉冲电源、交流电源或直流电源；在激励介质板电极时采用脉冲电源、交流电源或直流电源；所述的基于种子电子生成的面
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体耦合放电等离子体装置可以为两端电极均产生共面放电提供种子电子的结构，也可以是一端电极产生共面放电实现预电离效应，为空间气隙放电提供初始种子电子，另一端接地或者施加电压为气隙提供强电场；两端电极放电气隙间距范围为0.1
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50mm，两端电极的驱动电压极性相反或者两端电压存在相位，用于产生空间气隙主放电。2.根据权利要求1所述的一种基于种子电子生成的面
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体耦合放电等离子体装置，其特征在于：对于两端电极均能产生共面放电结构：其两端电极可分别为两个相同毛细管共面放电阵列；也可是两端为平板式共面放电阵列；也可两端为条形管共面放电阵列；也可一端是毛细管共面放电阵列，一端是平板式共面放电阵列；也可一端是毛细管共面放电阵列，一端是条形管共面放电阵列；也可一端是平板式共面放电阵列，一端是条形管共面放电阵列；对于一端电极产生共面放电预电离效应：一端为毛细管共面放电阵列或者平板式共面放电阵列或者条形管共面放电阵列，另一端为金属板电极或者介质板电极。3.根据权利要求1所述的一种基于种子电子生成的面
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体耦合放电等离子体装置，其特征在于：所述的毛细管共面放电阵列由高压毛细管电极和低压毛细管电极交错紧贴并排组成，其中，高压毛细管电极通过导线连接等离子体电源系统的电源高压端，低压毛细管电极与地线连接作为接地毛细管电极，在电压作用下产生共面放电；通过增加高压毛细管电极和接地毛细管电极数量提高放电区域大小。4.根据权利要求1所述的一种基于种子电子生成的面<...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭邦发，姜楠，李杰，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：