專(zhuān)利名稱(chēng)：一種大氣壓介質(zhì)阻擋輝光放電等離子體發(fā)生方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大氣壓介質(zhì)阻擋輝光放電等離子體發(fā)生方法及裝置。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)等離子體研究中，真空條件下產(chǎn)生等離子體一直占據(jù)著主導(dǎo)地位。最近，大氣壓等離子體源由于其具有不需要昂貴的真空裝置、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到科研工作者的注意。到目前為止，已有許多大氣壓等離子體放電源被設(shè)計(jì)出來(lái)，其頻率從直流的50Hz到微波的2.45GHz，這些放電源表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景，像用于殺菌、發(fā)生臭氧、等離子體顯示屏、表面改性、廢水廢氣處理等。但這些放電系統(tǒng)的外電極都是金屬，且被套在或鍍?cè)诮橘|(zhì)層表面，由于介質(zhì)層與金屬的膨脹系數(shù)不同，在放電過(guò)程中介質(zhì)層容易破裂或金屬層脫落，另一方面，用該炬對(duì)不規(guī)則材料進(jìn)行處理時(shí)，如用于管子內(nèi)表面改性，被反射的等離子體會(huì)把兩電極短路，產(chǎn)生很熱的等離子體弧，從而會(huì)燒壞被改性的材料，尤其是有機(jī)材料。因此把這些裝置成功的實(shí)現(xiàn)工業(yè)化還有一定困難。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的在于提供一種大氣壓介質(zhì)阻擋輝光放電等離子體發(fā)生方法及裝置。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案為一種大氣壓介質(zhì)阻擋輝光放電等離子體發(fā)生裝置，包括導(dǎo)電液電極、惰性氣體源，所述導(dǎo)電液電極設(shè)置于雙層介質(zhì)材料管的外層中，所述雙層介質(zhì)材料管的里層連接有惰性氣體源，并且所述雙層介質(zhì)材料管的里層設(shè)有在電壓作用下可與導(dǎo)電液電極之間放電的電極棒，該電極棒與高壓電源、導(dǎo)電液電極構(gòu)成回路。
進(jìn)一步，所述惰性氣體源的出口處設(shè)有流量計(jì)。
進(jìn)一步，所述流量計(jì)為浮子流量計(jì)。
進(jìn)一步，所述雙層介質(zhì)材料管上端開(kāi)口。
進(jìn)一步，所述導(dǎo)電液電極為水或鹽類(lèi)溶液或堿類(lèi)溶液。
進(jìn)一步，所述雙層介質(zhì)材料管為石英管。
進(jìn)一步，所述電極棒為中心管狀電極，該中心管狀電極通過(guò)導(dǎo)管連接用于進(jìn)行化學(xué)氣象沉積的有機(jī)氣體源。
進(jìn)一步，所述有機(jī)氣體源的氣體出口處設(shè)有質(zhì)量流量計(jì)。
一種大氣壓介質(zhì)阻擋輝光放電等離子體發(fā)生方法，將導(dǎo)電液注入雙層介質(zhì)材料管的外層中，在雙層介質(zhì)材料管的里層設(shè)置電極棒，用惰性氣體將雙層介質(zhì)材料管里層內(nèi)的空氣排出，并使惰性氣體保持放電要求的穩(wěn)定流速流入雙層介質(zhì)材料管里層，將導(dǎo)電液、電極棒分別連接高壓電源的兩級(jí)，則在雙層介質(zhì)材料管的出口形成輝光等離子體炬。
進(jìn)一步，所述惰性氣體通過(guò)惰性氣體源流出，并且惰性氣體源的出口處設(shè)有流量計(jì)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明是采用導(dǎo)電溶液為外電極的新型大氣壓介質(zhì)阻擋放電裝置，采用柔性水溶液做電極，避免了因反射等離子體導(dǎo)致兩電極短路而產(chǎn)生的拉弧現(xiàn)象，同時(shí)水溶液還能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，減少能耗；而且液體電極避免了受熱金屬電極因與介質(zhì)的膨脹系數(shù)不同而導(dǎo)致介質(zhì)破裂的發(fā)生，從而延長(zhǎng)了使用壽命，為實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)作創(chuàng)造了條件。另一方面，導(dǎo)電水溶液外電極被介質(zhì)材料管保護(hù)起來(lái)，可對(duì)任何形狀的材料表面進(jìn)行表面改性，不必?fù)?dān)心反射的等離子體把內(nèi)外電極短路；而且，本發(fā)明更可有效降低真空等離子體需要昂貴真空系統(tǒng)所帶來(lái)的成本。
用中心管狀電極代替電極棒后，由于被蒸發(fā)的有機(jī)組分通過(guò)管狀內(nèi)電極到達(dá)輝光等離子體區(qū)中，故不會(huì)影響輝光等離子體的形成，而且化學(xué)鍵會(huì)快速被高能電子打斷在基片上形成聚合物，從而實(shí)現(xiàn)了大氣壓下輝光等離子體化學(xué)聚合的目標(biāo)。沉積物在等離子體的中心，不會(huì)受空氣等其它氣體的影響，達(dá)到了與真空聚合相似的反應(yīng)條件。


圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明裝置用于化學(xué)氣象沉積的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖具體說(shuō)明本發(fā)明如圖1所示，本發(fā)明大氣壓輝光放電裝置，包括導(dǎo)電液電極1、惰性氣體源2、流量計(jì)3，導(dǎo)電液電極1設(shè)置于雙層介質(zhì)材料管4的外層中，惰性氣體源2與雙層介質(zhì)材料管4的里層之間連接有導(dǎo)管5，為確定惰性氣體的流量，在惰性氣體源2的出口處設(shè)有流量計(jì)3，該流量計(jì)采用浮子流量計(jì)；所述雙層介質(zhì)材料管4的里層設(shè)有電極棒6，該電極棒6可選用任何導(dǎo)電金屬，該電極棒6與高壓電源7、導(dǎo)電液電極1構(gòu)成回路；所述雙層介質(zhì)材料管4可選用石英管、薄陶瓷管、環(huán)氧樹(shù)脂管等，并且其下端封閉、上端設(shè)有開(kāi)口；所述導(dǎo)電液電極1可選用水溶液或其他導(dǎo)電性能良好的鹽類(lèi)溶液、堿類(lèi)溶液，如Nacl、Kcl等。
把導(dǎo)電液電極1注入雙層介質(zhì)材料管4的外層中，并保留一段空隙或使其上口處于開(kāi)通狀態(tài)，這樣可使導(dǎo)電液在管內(nèi)自由膨脹，先用惰性氣體將導(dǎo)管5及雙層介質(zhì)材料管4的里層內(nèi)的空氣排出，然后通過(guò)流量計(jì)3調(diào)節(jié)惰性氣體流量使其達(dá)到放電要求的流速，通常保持在0.2-0.8m3/小時(shí)，并把高壓電源7調(diào)節(jié)到一定電壓，通常在五、六千伏以上，就會(huì)在雙層介質(zhì)材料管4的出口形成2-4cm的輝光等離子體炬。
用上述裝置及方法可在大氣壓條件下產(chǎn)生不高于60℃的等離子體炬，該等離子體炬可用于一般的表面改性，還可通過(guò)特殊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)大氣壓下等離子體化學(xué)氣象沉積，如圖2所示，用中心管狀電極6’代替中心電極6，并且中心管狀電極6’通過(guò)導(dǎo)管8連接三口瓶9，三口瓶9上分別設(shè)有流量計(jì)10及分液漏斗20，并且中心管狀電極6’通過(guò)設(shè)于其上端的外絕緣固定套30及其中間的內(nèi)陶瓷固定套40固定于雙層介質(zhì)材料管4的里層中心。
在化學(xué)氣相沉積前，先用惰性氣體將三口瓶9及整個(gè)系統(tǒng)的空氣排出，以免空氣對(duì)反應(yīng)氣體造成污染，排出后繼續(xù)向系統(tǒng)中通惰性氣體，防止被空氣再次污染。然后調(diào)節(jié)放電系統(tǒng)的惰性氣體流量使其達(dá)到放電要求的流速，同時(shí)把儲(chǔ)存在分液漏斗20內(nèi)的一部分有機(jī)物滴入三口瓶9中，根據(jù)不同有機(jī)物的蒸發(fā)溫度給三口瓶9加適當(dāng)?shù)乃囟?，用流量?jì)10保持穩(wěn)定的有機(jī)氣體流量。由于中心管狀電極6’被惰性氣體包圍，通過(guò)中心管狀電極6’到達(dá)反應(yīng)區(qū)的有機(jī)氣體不會(huì)擴(kuò)散到雙層介質(zhì)材料管4介質(zhì)層的內(nèi)壁對(duì)系統(tǒng)形成污染；同時(shí)惰性氣體和反應(yīng)有機(jī)物的流量都較小，處于層流狀態(tài)，這些都對(duì)介質(zhì)層有保護(hù)作用。把高壓電源7調(diào)節(jié)到一定電壓，就會(huì)在雙層介質(zhì)材料管4的出口形成2-4cm的輝光等離子體炬，中心管狀電極6’中的中心反應(yīng)氣體在等離子體作用下電離，在基片A上沉積聚合物，同時(shí)為了使形成的聚合膜較均勻也可使樣品臺(tái)B處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種大氣壓介質(zhì)阻擋輝光放電等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，包括導(dǎo)電液電極、惰性氣體源，所述導(dǎo)電液電極設(shè)置于雙層介質(zhì)材料管的外層中，所述雙層介質(zhì)材料管的里層連接有惰性氣體源，并且所述雙層介質(zhì)材料管的里層設(shè)有在電壓作用下可與導(dǎo)電液電極之間放電的電極棒，該電極棒與高壓電源、導(dǎo)電液電極構(gòu)成回路。
2.如權(quán)利要求1所述的大氣壓介質(zhì)阻擋輝光放電等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，所述惰性氣體源的出口處設(shè)有流量計(jì)。
3.如權(quán)利要求2所述的大氣壓介質(zhì)阻擋輝光放電等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，所述流量計(jì)為浮子流量計(jì)。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的大氣壓介質(zhì)阻擋輝光放電等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，所述雙層介質(zhì)材料管上端開(kāi)口。
5.如權(quán)利要求4所述的大氣壓介質(zhì)阻擋輝光放電等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電液電極為水或鹽類(lèi)溶液或堿類(lèi)溶液。
6.如權(quán)利要求5所述的大氣壓介質(zhì)阻擋輝光放電等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，所述雙層介質(zhì)材料管為石英管。
7.如權(quán)利要求6所述的大氣壓介質(zhì)阻擋輝光放電等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，所述電極棒為中心管狀電極，該中心管狀電極通過(guò)導(dǎo)管連接用于進(jìn)行化學(xué)氣象沉積的有機(jī)氣體源。
8.如權(quán)利要求7所述的大氣壓介質(zhì)阻擋輝光放電等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，所述有機(jī)氣體源的氣體出口處設(shè)有質(zhì)量流量計(jì)。
9.一種大氣壓介質(zhì)阻擋輝光放電等離子體發(fā)生方法，其特征在于，將導(dǎo)電液注入雙層介質(zhì)材料管的外層中，在雙層介質(zhì)材料管的里層設(shè)置電極棒，用惰性氣體將雙層介質(zhì)材料管里層內(nèi)的空氣排出，并使惰性氣體保持放電要求的穩(wěn)定流速流入雙層介質(zhì)材料管里層，將導(dǎo)電液、電極棒分別連接高壓電源的兩級(jí)，則在雙層介質(zhì)材料管的出口形成輝光等離子體炬。
10.如權(quán)利要求9所述的大氣壓介質(zhì)阻擋輝光放電等離子體發(fā)生方法，其特征在于，所述惰性氣體通過(guò)惰性氣體源流出，并且惰性氣體源的出口處設(shè)有流量計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大氣壓介質(zhì)阻擋輝光放電等離子體發(fā)生裝置及方法，該裝置包括導(dǎo)電液電極、惰性氣體源，所述導(dǎo)電液電極設(shè)置于雙層介質(zhì)材料管的外層中，所述雙層介質(zhì)材料管的里層連接有惰性氣體源，并且所述雙層介質(zhì)材料管的里層設(shè)有在電壓作用下可與導(dǎo)電液電極之間放電的電極棒，該電極棒與高壓電源、導(dǎo)電液電極構(gòu)成回路。本發(fā)明是采用導(dǎo)電溶液為外電極的新型大氣壓介質(zhì)阻擋放電裝置，避免了因反射等離子體導(dǎo)致兩電極短路而產(chǎn)生的拉弧現(xiàn)象，同時(shí)水溶液還能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，減少能耗；而且液體電極避免了受熱金屬電極因與介質(zhì)的膨脹系數(shù)不同而導(dǎo)致介質(zhì)破裂的發(fā)生，從而延長(zhǎng)了使用壽命，為實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)作創(chuàng)造了條件。
文檔編號(hào)H05H1/24GK1819737SQ200610065769
公開(kāi)日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2006年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月14日
發(fā)明者陳光良, 楊思澤, 張谷令 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院物理研究所