介质阻挡放电等离子体喷流装置，属于等离子体发生装置，目的在于产生长距离、低温、富含活性成份的等离子体喷流，并且电极位置安全，适用于多种气体放电。本发明专利技术包括工作气体源、电源、高压电极、介质管，介质管为空心管，并与工作气体源连通；高压电极内嵌于介质管的管壁内或者套于介质管的管壁外，并与电源连接；高压电极套于介质管管壁外时，与介质管共同位于保护套管内。本发明专利技术易制作、好维护、使用安全方便，工作气体范围广，等离子体喷流温度、长度、粗细及数量均可根据实际应用进行调整，进一步拓展了等离子体技术的应用范围，提高了其应用效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于等离子体发生装置，具体涉及一种介质阻挡放电等离子 体喷流装置。
技术介绍
现有技术中，从总体上说放电等离子体源有两类 一是低气压等离 子体；二是大气压等离子体，如电暈放电，介质阻挡放电等。还有其 它分类方法按等离子体的温度与电子温度的关系，分为平衡等离子体 和非平衡等离子体；按等离子体温度高低，分为高、低温等离子体，并分别具有不同特点和性能，应用也不同。现有等离子体喷流装置主要分 以下四种(1)交流非平衡等离子体喷流装置如图1所示，Yong Cheol Hong etal. "Microplasma jet at atmospheric pressure" Appl Physics Letter 89， 221504 (2006)中，描述了一种大气压下 以氮气为工作气体产生等离子喷流的装置，该装置包括高压电极3、接 地电极15、介质圆片16、外介质容器14和电源(交流)10，高压电极3 和接地电极15由介质圆片16隔开，并共同装于外介质容器14内，电源(交 流)10连接高压电极3和接地电极15;工作时，电源(交流)IO调至高 压，频率20千赫兹，以3升/秒的流量速度向外介质容器14输入工作气 体(氮气)6，在高压电极3和接地电极15间进行放电产生等离子体，并 从出气端口4以约255米/秒的速度喷射出等离子体喷流5，等离子体喷流5长度6.5厘米，宏观温度接近室温。由于高压电极3和接地电极15都与 等离子体喷流5直接接触，而且容易发生弧光放电，具体应用时不安全。如图2所示，类似的装置还有Jialing Zhang etal. "A novel cold plasma jet generated by atmospheric dielectric barrier capillary discharge" thin solid films 506(2007))中描述的一种产生低温等离子体喷流的装置，该装置 包括高压电极3、接地电极15、外介质容器14、气体调控开关8和电源(交 流)10。高压电极3为钨材料电极，位于外介质容器14中央并与电源(交 流)IO连接，接地电极15紧贴外介质容器14外壁，工作气体6从进气端 口7进入，由气体调控开关8控制其流量，操作时产生等离子体喷流5。 该装置不足之处在于高压电极3裸露在外部空间中，并与等离子体喷流5 直接接触，具体应用时不安全。(2)射频非平衡等离子体喷流装置如图3所示，E stoffels etal."Plasma needle for in vivo medical treatment:recent developments and perpectives" Plasma Source Sci. Technol. 15 (2006)中，描述了一种射频等离子体针装置，该装置包括高压电极3、 外介质容器14、介质管l、电源(射频)10。电源10为10兆赫兹的射频 电源，与高压电极3相连。高压电极3为直径0.3毫米的钨丝，放置于直 径4毫米的介质管1中央，顶端不包含于介质管l中，裸露于外部空间中， 并与介质管1一起由底座兼通气结构17固定于外介质容器14中央，工作 气体6从进气端口7输入。操作时能产生相应直径为2. 5毫米的等离子体 喷流5。但是，该装置的高压电极3顶端部分暴露于外部空间中，并与等 离子体喷流5直接接触，具体应用时不仅不安全，而且产生的等离子体 喷流5长度短、温度较高，距离高压电极3尖端1.5毫米和2.5毫米处的等 离子体喷流5温度分别为90摄氏度和50摄氏度。(3) 微波非平衡等离子体喷流装置 由于采用磁电管微波发生器产生等离子体装置结构程序复杂，产生的等离子体喷流温度高，长度短，具体应用范围相对较窄，不详细介绍。(4) 脉冲直流非平衡等离子体喷流装置如图4所示，采用脉冲直流电源进行介质阻挡放电产生等离子体是最近比较热门的研究方向。Xinpei Lu etal. "Dynamics of an atmopheric pressure plasma generated by submicrosecond voltage pulses，，J Appl.Phys 100. 063302(2006)中，描述了一种等离子体笔装置，该装置包括高压电 极3、接地电极15、外介质容器14、介质圆片16、介质圆环18、电源(脉 冲直流)10。高压电极3和接地电极15均为相同尺寸的圆环，分别粘贴 于两块介质圆片16上，之间隔有介质圆环18，并一起位于外介质容器14 前端。工作气体6为氦气，电源10为脉冲直流电源。操作时能产生5厘米 长的等离子体喷流5，等离子体喷流5宏观温度接近室温。实验证明，当 通入的工作气体6为氦气混合0. 75%氧气的混合气体，脉冲直流电压5. 3 千伏，脉冲频率5千赫兹，脉宽500纳秒时，产生的等离子体喷流5中富 含氧原子等活性成份，在杀菌消毒等具体应用中效果明显，见LaroussiM etal. "Inactivation of Bacteria by the plasma pencil" plasma process.polym. (2006)。高压电极3与接地电极15之间虽隔有介质，但由于距离很近，间 隙0.3 1厘米，高压下环孔间容易发生弧光放电，具体应用时不安全。 如上所述，现有装置都各自存在类似的不足，比如高压电极放置 不妥，有的直接全部裸露或顶端部分裸露于外部空间中，并与等离子体 喷流直接接触；高压电极和接地电极距离较近，空间存在直接相连途径， 高压下容易发生弧光放电；放电工作气体源单一或只能是混有其他气体 的混合气体，等离子体喷流中活性成份种类及数量少；产生的等离子体喷流长度短、温度高，并且难以实现大面积大规模具体应用。这些因素 都大大的限制了现有等离子体喷流技术及装置的广泛应用。
技术实现思路
本专利技术提供一种介质阻挡放电等离子体喷流装置，目的在于产生长 距离、低温、富含活性成份的等离子体喷流，并且电极位置安全，适用 于多种气体放电。本专利技术的一种介质阻挡放电等离子体喷流装置，包括工作气体源、 电源、高压电极、介质管，其特征在于所述介质管为空心管，并与工 作气体源连通；所述高压电极内嵌于介质管的管壁内或者套于介质管的 管壁外，并与电源连接；高压电极套于介质管管壁外时，与介质管共同 位于保护套管内。所述的介质阻挡放电等离子体喷流装置，所述介质管或保护套管顶 端可以具有喷嘴，喷嘴开口端可以为圆孔、扁平形孔、圆锥形孔、弧形孔、喇叭形孔或多边形孔。所述的介质阻挡放电等离子体喷流装置，构成所述介质管的空心管 可以为单孔或多孔，所述单孔或多孔中各孔的径向截面可以为圆形、椭 圆形、跑道形、矩形或多边形；所述高压电极形状与介质管的孔形状拟 合，嵌套于各孔外的管壁内。所述的介质阻挡放电等离子体喷流装置，所述保护套管两端封闭，封闭端可以开有单孔或多孔，所述单孔或多孔中各孔的径向截面可以为圆形、椭圆形、跑道形、矩形或多边形；所述介质管截面形状与保护套 管两端的孔的形状拟合。所述的介质阻挡放电等离子体喷流装置，所述电源可以为交流电 源、脉冲直流电源或者射频电源。本专利技术高压电极内嵌于介质管的管壁内或者套于介质管的管壁外， 高压电极套于介本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种介质阻挡放电等离子体喷流装置，包括工作气体源、电源、高压电极、介质管，其特征在于：所述介质管为空心管，并与工作气体源连通；所述高压电极内嵌于介质管的管壁内或者套于介质管的管壁外，并与电源连接；高压电极套于介质管管壁外时，与介质管共同位于保护套管内。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：卢新培，潘垣，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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