專利名稱：大氣壓介質阻擋長射流冷等離子體發(fā)生裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及等離子體的射流裝置領域，具體為大氣壓介質阻擋長射流冷等離子體發(fā)生裝置。
背景技術：
近年來射流等離子體以其特殊的性質受到科學和工程領域越來越多的關注。等離子體，特別是大氣壓冷等離子體，由于其氣體溫度低，電子溫度高，而且含有具有高活性激發(fā)態(tài)粒子、原子及帶電粒子等，被廣泛應用在材料表面改性、滅菌、微生物處理等眾多領域。此外，大氣壓冷等離子體技術無需真空系統(tǒng)，因此大大減少真空設備的制造和維護費用，而且可放寬對被處理工件的集合尺寸，減少其應用范圍的限制。因此大氣壓冷等離子體日益得到國內外研究學者的關注，并在眾多領域都將有著非常廣闊的應用前景?！0003]大氣壓下，由于工作氣體擊穿電壓相對較高，放電間隙距離很短，一般為毫米和厘米量級，并且因其屬于內處理方式，直接限制了被處理物品的形狀、大小和材料，因此在許多應用領域都受到了很大的限制。如果采用等離子體間接處理(比如遠程等離子體)，由于其中許多活性成分和帶電粒子壽命非常短暫，以至于還沒達到處理物表面就消失，導致處理效率非常低。為了解決上述問題，人們采取大氣壓冷等離子體射流裝置，大氣壓冷等離子體射流將等離子體區(qū)與電極區(qū)分離，其可以直接在外界空間中產生冷等離子體射流，是一種非平衡態(tài)、類輝光等離子體發(fā)生技術，可以在較低的溫度下獲得化學反應所需的活性粒子，具有特殊的光、熱、聲、電等物理過程和化學過程，因此在材料表面處理、納米技術、薄膜沉積、刻蝕、醫(yī)療器具消毒、臭氧生成、化學合成、環(huán)境治理、纖維改性、新型光源、飛行器減阻和隱形等領域有著廣泛的應用，是目前國際上等離子體應用領域的研究熱點。并可以直接處理物品，同時被處理物品的形狀和大小不受任何限制。然而，大氣壓射流冷等離子體仍有其局限性(1)大氣壓射流冷等離子體的射流長度有限，在進行某些深度表面處理，比如帶有很深凹點的表面時，等離子體無法伸入到凹點以內等特殊位置(2)大氣壓射流冷等離子體的氣體溫度仍然比較高，多數大氣壓射流冷等離子體的氣體溫度還在上百度左右。因此，研發(fā)一種新型長射流冷等離子體發(fā)生裝置具有非常重要的意義。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種大氣壓介質阻擋長射流冷等離子體發(fā)生裝置，以解決傳統(tǒng)的大氣壓射流等離子體長度有限、處理樣品表面形狀受限、出口處的等離子體溫度過高的問題。為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案為大氣壓介質阻擋長射流冷等離子體發(fā)生裝置，包括有筒形外殼，所述筒形外殼一端為出氣口，一端封閉，其特征在于所述的筒形外殼的兩側對稱設有兩個進氣口，位于筒形外殼內設有兩個與進氣口相對應的擋板，氣體通過擋板導入筒形外殼內，一個電極通過筒形外殼的封閉端伸入到筒形外殼內，所述的電極表面套裝有小石英玻璃管，筒形外殼的出氣口處連接有一個長度不小于165厘米的可移動石英玻璃管。所述的單電極通過導線與頻率為32kHz 50 kHz的交流高壓外部電源連接。本實用新型中，外部電源為交流高壓電源。單電極采用金屬銅材料，工作氣體是氬氣，進氣口對稱分布，擋板可以起到導·流的作用，保證其達到層流的流動狀態(tài)，減少能量損失，提高射流的長度；電極表面的石英玻璃管可有效防止等離子體向電弧放電轉化，有效降低放電電流，降低等離子體射流運行功率。有一定流速的工作氣體流從筒形外殼兩側的兩個對稱進氣口進入，通過擋板流入到單電極處，在電極處被高壓電場擊穿，形成等離子體，氣流使其形成射流，并有效降低等離子體射流溫度至室溫或略高于室溫，射流等離子體通過165厘米長可移動石英管射出，產生新型大氣壓冷等離子體長射流。本實用新型能在大氣壓下穩(wěn)定工作，射流長度達165厘米(長度可隨著石英玻璃管的移動而改變)，并保持等離子體溫度為室溫或略高于室溫，利于降低成本(無需真空設備)，可以方便產生富含高活性粒子射流冷等離子體。出口處的射流長度還能通過電源參數(電壓、頻率等)和進氣流量改變，因此，本實用新型將大大提高等離子體應用范圍，推動等離子體在各領域廣泛應用，例如等離子體刻蝕、材料表面改性、疾病治療等。此項實用新型將有效降低運行成本，拓寬大氣壓等離子體射流的應用范圍。本實用新型具有以下優(yōu)點(I)采用交流電源在大氣壓下形成等離子體射流，減少低氣壓放電時的復雜真空設備，降低裝置成本。(2)裝置簡單便于實際應用。(3)射流長度達165厘米，便于伸入到一般射流難以處理到的表面進行處理。(4)射流長度可隨著可移動石英玻璃管的移動而改變，以便處理各種形狀的樣品表面。(5)出口處的射流長度可通過電源參數(電壓、頻率等)和進氣流量改變。(5)因使用石英玻璃管套住電極，形成介質阻擋放電，產生的等離子體射流溫度低，一般為室溫或略高于室溫。(6)可根據需要采用多噴口石英玻璃管，使等離子體從多個噴口同時射出，有效提聞冷等尚子體射流面積。(7)可根據需要將可移動石英玻璃管換成不同材料的塑料軟管，更加方便處理各種形狀的樣品表面。(8)可根據需要采用不同的工作氣體，比如空氣，以降低成本。

圖I為帶可移動石英玻璃管的本實用新型結構示意圖。圖2為帶多噴口可移動石英玻璃管的本實用新型結構示意圖。圖3為帶塑料軟管的本實用新型結構示意圖。
具體實施方式
如圖I所示，大氣壓介質阻擋長射流冷等離子體發(fā)生裝置，包括有聚四氟乙烯材料制成的筒形外殼I，筒形外殼I 一端封閉，兩個進氣口 2對稱分布在筒形外殼I的兩側，氣體通過擋板3導入筒形外殼I內，采用單電極4結構，單電極4通過筒形外殼I封閉端深入到筒形外殼1，在電極4表面套以小石英玻璃管5，電極4通過導線與頻率為32kHz 50kHz的交流高壓外部電源6連接，在等離子體噴口即筒形外殼I的出氣口處配以165厘米長可移動石英玻璃管7。 如圖2所示，將可移動石英玻璃管7替換為可移動多噴口石英玻璃管8。如圖3所示，將可移動石英玻璃管7替換為塑料軟管9。
權利要求1.大氣壓介質阻擋長射流冷等離子體發(fā)生裝置，包括有筒形外殼，所述筒形外殼一端為出氣口，一端封閉，其特征在于所述的筒形外殼的兩側對稱設有兩個進氣口，位于筒形外殼內設有兩個與進氣口相對應的擋板，氣體通過擋板導入筒形外殼內，一個單電極通過筒形外殼的封閉端伸入到筒形外殼內，所述的單電極表面套裝有小石英玻璃管，筒形外殼的出氣口處連接有一個長度不小于165厘米的可移動石英玻璃管。
2.大氣壓介質阻擋長射流冷等離子體發(fā)生裝置，包括有筒形外殼，所述筒形外殼一端為出氣口，一端封閉，其特征在于所述的筒形外殼的兩側對稱設有兩個進氣口，位于筒形外殼內設有兩個與進氣口相對應的擋板，氣體通過擋板導入筒形外殼內，一個單電極通過筒形外殼的封閉端伸入到筒形外殼內，所述的單電極表面套裝有小石英玻璃管，筒形外殼的出氣口處連接有一個長度不小于165厘米的可移動多噴口石英玻璃管。
3.大氣壓介質阻擋長射流冷等離子體發(fā)生裝置，包括有筒形外殼，所述筒形外殼一端為出氣口，一端封閉，其特征在于所述的筒形外殼的兩側對稱設有兩個進氣口，位于筒形外殼內設有兩個與進氣口相對應的擋板，氣體通過擋板導入筒形外殼內，一個單電極通過筒形外殼的封閉端伸入到筒形外殼內，所述的單電極表面套裝有小石英玻璃管，筒形外殼的出氣口處連接有一個長度不小于165厘米的塑料軟管。
4.根據權利要求I或2或3所述的大氣壓介質阻擋長射流冷等離子體發(fā)生裝置，其特征在于所述的單電極通過導線與頻率為32kHz 50 kHz的交流高壓外部電源連接。
專利摘要本實用新型公開了一種大氣壓介質阻擋長射流冷等離子體發(fā)生裝置，包括有筒形外殼，筒形外殼一端為出氣口，一端封閉，筒形外殼的兩側對稱設有兩個進氣口，位于筒形外殼內設有兩個與進氣口相對應的擋板，氣體通過擋板導入筒形外殼內，一個單電極通過筒形外殼的封閉端伸入到筒形外殼內，單電極表面套裝有小石英玻璃管，筒形外殼的出氣口處連接有一個長度不小于165厘米的可移動石英玻璃管。本實用新型能在大氣壓下穩(wěn)定工作，產生長射流等離子體，便于深度表面處理，并保持等離子體溫度為室溫或略高于室溫，利于降低成本，可以方便產生富含高活性粒子射流冷等離子體。
文檔編號H05H1/26GK202799362SQ201220327338
公開日2013年3月13日 申請日期2012年7月6日 優(yōu)先權日2012年7月6日
發(fā)明者魏鈺, 舒興勝, 方世東, 沈潔, 左瀟, 叢杰, 陳龍威 申請人:中國科學院等離子體物理研究所