等离子体喷流装置制造方法及图纸

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。本实用新型专利技术高压电极置于内介质管内、并共同位于外介质容器内，电源连接高压电极，外介质容器与工作气体源连通，内介质管呈单端封口空心管状，内介质管封口端内具有与高压电极一端连通的导电材料，内介质管内高压电极另一端具有绝缘堵头，高压电极由绝缘堵头和导电材料固定。本实用新型专利技术易制作、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、粗细可变化，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。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于等离子体发生装置，具体涉及一种气体放电等离子 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，如电晕放电，介质阻挡放电等。还可以按 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9、接 地电极4、介质圆片16、外介质容器2和电源(交流)15，高压电极9和 接地电极4由介质圆片16隔开，并共同装于外介质容器2内，电源(交流) 15连接高压电极9和接地电极4。工作时，电源(交流)15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2输入工作气体(氮气) 11，在高压电极9和接地电极4间进行放电产生等离子体，并从出气孔17 以约255米/秒的速度喷射出等离子体喷流6，等离子体喷流6长度6. 5厘 米，宏观温度接近室温。由于高压电极9和接地电极4都与等离子体喷流6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9、接地电极4、外介质容器2、气体调控开关13和电源(交 流)15。高压电极9为钨材料电极，位于外介质容器2中央并与电源(交 流)15连接，接地电极4紧贴外介质容器2外壁，工作气体11从输入口12 进入，由气体调控开关13控制其流量，操作时产生等离子体喷流6。该 装置不足之处在于高压电极9裸露在外部空间中，并与等离子体喷流6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9、 外介质容器2、内介质管l、电源(射频)15。电源15为10兆赫兹的射频 电源，与高压电极9相连。高压电极9为直径0.3毫米的钨丝，放置于直 径4毫米的内介质管1中央，顶端不包含于内介质管l中，裸露于外部空 间中，并与内介质管1一起由底座兼通气结构18固定于外介质容器2中 央，工作气体11从输入口12进入。操作时能产生直径为2.5毫米的等离 子体喷流6。但是，该装置的高压电极9顶端部分暴露于外部空间中，并 与等离子体喷流6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6长度短、温度较高，距离高压电极9尖端1.5毫米和2.5毫米处 的等离子体喷流6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9、接地电极4、外介质容器2、介质圆片16、介质圆环19、电源(脉 冲直流)15。高压电极9和接地电极4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19，并一起位于外介质容器2前 端。工作气体ll为氦气，电源15为脉冲直流电源。操作时能产生5厘米 长的等离子体喷流6，等离子体喷流6宏观温度接近室温。实验证明，当 通入的工作气体ll为氦气混合O. 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6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9与接地电极4之间虽隔有介质，但由于距离很近，间隙 0.3 l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
本技术提供一种等离子体喷流装置，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。本技术的一种等离子体喷流装置，包括工作气体源、电源、高 压电极、内介质管、外介质容器，高压电极置于内介质管内、并共同位 于外介质容器内，电源连接高压电极，外介质容器与工作气体源连通， 其特征在于所述内介质管呈单端封口空心管状，内介质管封口端内具 有与高压电极一端连通的导电材料，内介质管内高压电极另一端具有绝 缘堵头，高压电极由绝缘堵头和导电材料固定。所述的等离子体喷流装置，其特征在于所述外介质容器顶端具有 喷嘴，外介质容器前端外或者喷嘴上套有接地电极；所述高压电极为单 个或多个棒状或片状导体。所述的等离子体喷流装置，所述喷嘴开口端可以为圆？L、扁平形孔、 圆锥形孔、弧形孔、喇叭形孔或多边形孔。所述的等离子体喷流装置，构成所述内介质管的单端封口空心管为 单孔或多孔；所述单孔或多孔中各孔的封口端径向截面可以为圆形、椭 圆形、跑道形、矩形或多边形；导电材料形状与内介质管封口端的孔的形状拟合。所述的等离子体喷流装置，所述电源可以为交流电源、脉冲直流电 源或者射频电源。本技术工作时，可以用气体调控开关控制工作气体进入外介质 容器的流量，工作气体充满于内介质管与外介质容器之间的空间；利用 内介质管顶端局部场强高效应，对流量可调整本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体喷流装置，包括工作气体源、电源、高压电极、内介质管、外介质容器，高压电极置于内介质管内、并共同位于外介质容器内，电源连接高压电极，外介质容器与工作气体源连通，其特征在于：所述内介质管呈单端封口空心管状，内介质管封口端内具有与高压电极一端连通的导电材料，内介质管内高压电极另一端具有绝缘堵头，高压电极由绝缘堵头和导电材料固定。

【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：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]