專利名稱：高頻輔助的低頻介質(zhì)阻擋放電方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于提高電效率的方法及裝置，屬于氣體放電裝置的技術(shù)領(lǐng)域。
在本發(fā)明之前，采用介質(zhì)阻擋放電方法實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用裝置有各式各樣的。在較大功率的放電應(yīng)用中，放電裝置普遍采用簡單的放電管系統(tǒng)串并聯(lián)形式，其供電電源可為高頻、低頻的各種波形。高頻快上升沿電源供電時(shí)，放電的能量注入效率較高，但大功率高頻電源本身效率低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高；低頻大功率電源供電時(shí)，雖然電源本身效率較高，但要求有很高的工作電壓，并且放電的能量注入效率很低。因此，應(yīng)用裝置的整機(jī)電能利用效率低、成本高。成為一大技術(shù)難題。
本發(fā)明的目的是提供一種能有效提高放電裝置電能利用率及提高性能價(jià)格比的高頻輔助的低頻介質(zhì)阻擋放電方法及裝置。
本發(fā)明的高頻輔助的低頻介質(zhì)阻擋放電方法是采用主、輔放電組合形式進(jìn)行放電，其中主放電為大功率低頻介質(zhì)阻擋放電，輔放電為小功率高頻介質(zhì)阻擋放電或高頻放電。主輔放電可以為橫向放電(含徑向放電)，軸向放電、或部分橫向，部分軸向放電的組合。其原理是利用輔放電實(shí)現(xiàn)預(yù)電離，保證在主放電的每個(gè)放電脈沖到來之前，主放電區(qū)內(nèi)具有一定濃度的帶電粒子，從而降低主放電對供電電源的要求，提高主放電的放電能量注入效率，最終達(dá)到提高主、輔放電應(yīng)用裝置的整機(jī)電能利用效率和性能價(jià)格比的目的。
實(shí)現(xiàn)以上方法的裝置由主放電電極和輔放電電極組合而成，輔放電電極置于主放電電極之間或附近，當(dāng)放電區(qū)氣體為流動(dòng)氣體時(shí)，將輔放電電極置于主放電區(qū)沿氣流方向的上游方向處。在結(jié)構(gòu)上，主放電電極為介質(zhì)阻擋放電(無聲放電)電極結(jié)構(gòu)，輔放電電極為介質(zhì)阻擋放電或高頻放電結(jié)構(gòu)，主、輔電極金屬部分可為針、網(wǎng)、絲狀以及它們之間的組合形式，介質(zhì)部分表面可以磨毛。
主、輔放電電源的輸出波形均可為正弦波、方波、脈沖波等，若以P主、P輔分別表示主、輔放電電源的輸出功率，f主、f輔分別表示主、輔放電電源的頻率(注對于非正弦波，指基頻頻率)，一般有P主＞＞P輔；f主＜f輔(0＜f主≤1MHZ)。
另外，f主＝f輔情況為特例。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用了主、輔放電的組合形式進(jìn)行放電，因而有效地提高了放電電能的注入效率，且結(jié)構(gòu)簡單，尤其是在要求大功率介質(zhì)阻擋放電的情況下，具有特別的優(yōu)越性。該放電裝置可應(yīng)用于現(xiàn)有的介質(zhì)阻擋放電(無聲放電)的各應(yīng)用領(lǐng)域，如臭氧合成、空氣及水污染的凈化處理、制作紫外光源、激勵(lì)氣體激光器、淀積薄膜等方面。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)中輔放電電極處于主放電電極旁的一種結(jié)構(gòu)示意圖。其中包括輔放電電極金屬1、輔放電電極介質(zhì)1-1、主放電電極介質(zhì)2、主放電電極金屬3、冷卻水4、主放電區(qū)5，箭頭所指的方向?yàn)闅饬鞯姆较颉?br> 圖2是本發(fā)明中輔放電電極為平面網(wǎng)狀，主放電電極為上下平面對稱結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中有輔放電電極金屬1、主放電電極介質(zhì)2、主放電電極金屬3、主放電區(qū)5、輔放電區(qū)6。
圖3是本發(fā)明中，主、輔放電共用外電極的一種結(jié)構(gòu)，其中有外電極金屬7、外電極介質(zhì)7-1、主放電區(qū)5、輔放電區(qū)6、內(nèi)電極介質(zhì)8、主放電內(nèi)電極金屬9、輔放電內(nèi)電極金屬10、入氣口11、出氣口12。
圖4是本發(fā)明主放電電極與輔放電電極相互垂直，并共用一個(gè)矩形放電腔的結(jié)構(gòu)，其中包括主放電電極金屬3、輔放電電極1、介質(zhì)15、放電區(qū)16。
圖5是本發(fā)明中采用三電源五電極的放電裝置示意圖，其中有輔放電電極1、介質(zhì)阻擋放電電極17、平板型主放電電極18。
圖6是本發(fā)明中共用介質(zhì)為圓柱形的結(jié)構(gòu)，其中包括共用介質(zhì)19，弧形輔放電電極20，弧形主放電電極21。
本發(fā)明的實(shí)施方案如下實(shí)例1為輔放電電極位于主放電電極旁的結(jié)構(gòu)，其中有主放電電極介質(zhì)2；主放電電極金屬3；冷卻水4；主放電區(qū)5(間隙)。輔放電電極金屬1位于主放電電極金屬3旁，輔放電電極金屬1為長金屬棒，表面為輔放電電極介質(zhì)1-1所覆蓋，主放電電極近似為平板型上下對稱結(jié)構(gòu)，在其外表面設(shè)有主放電電極介質(zhì)2。
輔放電在輔放電電極與主放電電極之間進(jìn)行。主、輔放電基本為橫向放電；氣流為橫流。
實(shí)例2。輔放電電極為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中有主放電電極金屬3，主放電電極介質(zhì)2；主放電區(qū)5；輔放電電極1輔放電區(qū)6。主放電電極為上、下平面對稱結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)側(cè)設(shè)有主放電電極介質(zhì)2，其中輔放電電極為平面網(wǎng)狀，位于主放電電極之間。
可以通過改變輔放電電源的輸出波形、幅值、頻率等，改變從輔放電區(qū)中穿過網(wǎng)孔出射到主放電區(qū)的電子的密度和能量，實(shí)現(xiàn)控制主放電的目的。
實(shí)例3主、輔放電共用外電極的結(jié)構(gòu)，其中有主放電區(qū)5，輔放電區(qū)6，外電極金屬7，外電極介質(zhì)7-1，內(nèi)電極介質(zhì)8，主放電內(nèi)電極9，輔放電內(nèi)電極10，入氣口11，出氣口12，主放電電源13.輔放電電源14。內(nèi)、外電極為圓柱形，主、輔放電共用外電極，內(nèi)外圓柱形電極同軸，在內(nèi)電極的外圓周上設(shè)有內(nèi)電極介質(zhì)8，入氣口11和出氣口12位于內(nèi)電極與外電極之間。
主放電電源13與輔放電電源14若采用相同電源供電，則放電管成為常規(guī)介質(zhì)阻擋放電管的一種串聯(lián)結(jié)構(gòu)變形。
實(shí)例4.為主放電電極與輔放電電極互相垂直且共用一個(gè)矩形放電腔結(jié)構(gòu)，如圖4所示，其中有主放電電極金屬3；介質(zhì)15；放電腔16；輔放電電極1。放電腔為矩形。若通入氣體，則為軸流。主、輔放電電極各一對，四個(gè)電極均置于放電腔外，介質(zhì)位于電極的內(nèi)側(cè)。當(dāng)然，輔放電電極也可置于腔內(nèi)(間矩變短)，也可只有一個(gè)輔放電電極，表面覆蓋介質(zhì)，從而降低對輔放電供電電源的要求。輔放電電源可浮地，特別適合于制作串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的放電管陣列。
實(shí)例5該裝置為三電源、五電極的結(jié)構(gòu)形式，輔放電電極為介質(zhì)覆蓋的金屬棒，主放電電極為平板型主放電電極18，在輔放電電極與平板型主放電電極之間還設(shè)有介質(zhì)阻擋放電電極17。其中輔放電電極由小功率高頻電源供電，介質(zhì)阻擋放電電極17由中功率中頻電源供電，平板型主放電電極由大功率低頻電源供電，其工作過程是由小功率高頻輔助中功率中頻放電，從而進(jìn)一步輔助大功率低頻主放電。
實(shí)例6共用介質(zhì)19為圓柱形，主、輔放電電極均為上、下結(jié)構(gòu)，即弧形輔放電電極20位于弧形主放電電極21旁。
若輸入氣體為氧氣或空氣，可用作臭氧產(chǎn)生裝置，再聯(lián)用水氣混合裝置，即為臭氧水處理裝置。也可用于被污染空氣的凈化。
若輸入氣體為激光氣體，如CO2-CO-N2-He混合氣體，而在主放電區(qū)兩端配以激光窗口系統(tǒng)，反射鏡等，則構(gòu)成大功率氣體激光裝置。
若氣體為ArF、Xecl、KrF等，可用于制作紫外光源。……等等。
根據(jù)以上所述便可完成本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種高頻輔助的低頻介質(zhì)阻擋放電方法，其特征在于采用主、輔放電組合的形式進(jìn)行放電，其中主放電為大功率低頻介質(zhì)阻擋放電，輔放電為小功率高頻介質(zhì)阻擋放電或高頻放電。
2.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的高頻輔助的低頻介質(zhì)阻擋放電的裝置，其特征在于該裝置由主放電電極和輔放電電極組合而成，主放電電極為介質(zhì)阻擋放電電極結(jié)構(gòu)，輔放電電極為介質(zhì)阻擋放電或高頻放電結(jié)構(gòu)，輔放電電極置于主放電電極之間或附近。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻輔助的低頻介質(zhì)阻擋放電的裝置，其特征在于當(dāng)放電區(qū)氣體為流動(dòng)氣體時(shí)，可將輔放電電極置于主放電區(qū)沿氣流的上游方向處。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻輔助的低頻介質(zhì)阻擋放電的裝置，其特征在于主、輔電極金屬部分可為針、網(wǎng)、絲狀以及它們之間的組合形式，介質(zhì)表面可以磨毛。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高頻輔助的低頻介質(zhì)阻擋放電的裝置，其特征在于輔放電電極金屬(1)位于主放電電極金屬(3)旁，輔放電電極金屬(1)為長金屬棒，表面為輔放電電極介質(zhì)(1-1)所覆蓋，主放電電極金屬(3)近似為平板型上、下對稱結(jié)構(gòu)，在其外表面設(shè)有主放電電極介質(zhì)(2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻輔助的低頻介質(zhì)阻擋放電的裝置，其特征在于輔放電電極金屬(1)為平面網(wǎng)狀，主放電電極金屬(3)為下上平面對稱結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)側(cè)設(shè)有主放電電極介質(zhì)(2)，輔放電電極(1)位于主放電電極之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻輔助的低頻介質(zhì)阻擋放電的裝置，其特征在于主、輔放電共用外電極結(jié)構(gòu)中，內(nèi)、外電極為圓柱形，主、輔放電共用外電極，內(nèi)外圓柱形電極同軸，在內(nèi)電極的外圓周上設(shè)有內(nèi)電極介質(zhì)(8)，入氣口(11)和出氣口(12)位于內(nèi)電極與外電極之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻輔助的低頻介質(zhì)阻擋放電的裝置，其特征在于主放電電極與輔放電電極互相垂直且共用一個(gè)矩形放電腔，主、輔放電電極各一對，均置于放電腔(16)外，介質(zhì)(15)位于電極的內(nèi)側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻輔助的低頻介質(zhì)阻擋放電的裝置，其特征在于該裝置為三電源、五電極的結(jié)構(gòu)形式，輔放電電極為介質(zhì)覆蓋的金屬棒，主放電電極為平板型主放電電極(18)，在輔放電電極與平板型主放電電極之間還設(shè)有介質(zhì)阻擋放電電極(17)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻輔助的低頻介質(zhì)阻擋放電的裝置，其特征在于共用介質(zhì)(19)為圓柱形，主、輔放電電極均為上、下結(jié)構(gòu)，即弧形輔放電電極(20)位于弧形主放電電極(21)旁。
全文摘要
高頻輔助的低頻介質(zhì)阻擋放電方法及裝置是用于提高放電效率的方法和裝置，其特征是采用主、輔放電相結(jié)合的形式進(jìn)行放電，其中主放電為大功率低頻介質(zhì)阻擋放電，輔放電為小功率高頻介質(zhì)阻擋放電或高頻放電，輔放電電極置于主放電電極之間或附近，該裝置能有效提高放電裝置的電能利用率及提高性能價(jià)格比，能廣泛地應(yīng)用在臭氧合成，空氣及水的凈化處理，制用紫外光源、激勵(lì)氣體激光器、淀積薄膜等方面。
文檔編號C01B13/11GK1159085SQ9611721
公開日1997年9月10日 申請日期1996年12月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月16日
發(fā)明者戴建國 申請人:戴建國