一種基于表面等離子激元的微波等離子體大氣壓射流裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于表面等離子激元的微波等離子體大氣壓射流裝置，包括Y形石英管，金屬激發(fā)器，金屬支撐套筒和微波波導(dǎo)板；所述金屬激發(fā)器的上端固定連接在兩個所述Y形石英管的上端分支的交接處，所述金屬激發(fā)器沿所述Y形石英管的下端分支的軸線延伸至所述Y形石英管的下端分支的下端面。本發(fā)明基于表面等離子激元技術(shù)，可以產(chǎn)生高電子密度和高活性的低溫非平衡等離子體；采用固態(tài)微波源，微波功率源的功率為30W～100W，可以在低功率下實(shí)現(xiàn)放電，便于裝置的集成化和小型化，并且攜帶方便、操作安全，經(jīng)濟(jì)性較好；可采用兩路工質(zhì)混合氣體放電，實(shí)現(xiàn)特殊工況條件下的材料表面處理。
【專利說明】 一種基于表面等離子激元的微波等離子體大氣壓射流裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料表面處理及改性【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種大氣壓低溫非平衡等離子體射流的放電裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，材料表面處理及改性是通過多種表面工程技術(shù)復(fù)合處理改變固體金屬表面或非金屬表面的形態(tài)、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)等，以獲得所需表面性能的系統(tǒng)工程。而等離子體技術(shù)的應(yīng)用，有力地推動了表面工程的發(fā)展。
[0003]和傳統(tǒng)方法相比，等離子體表面處理具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0004]①等離子體具有更高的溫度和能量密度。在等離子體輔助作用下易于產(chǎn)生活性成分，產(chǎn)生的活性成分包括紫外和可見光子、電子、離子和自由基，從而引發(fā)在常規(guī)化學(xué)反應(yīng)中不能或難以實(shí)現(xiàn)的物理變化和化學(xué)變化；②精確地控制表面處理工藝參數(shù)節(jié)省能源，降低成本，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略；④減少污染，在環(huán)境保護(hù)方面具有重要意義。
[0005]等離子體表面處理技術(shù)廣泛用于優(yōu)化金屬材料的表面特性，即材料的抗磨損、增硬度、減摩擦、耐疲勞、耐腐蝕等。等離子體表面處理技術(shù)應(yīng)用推廣使其在國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中顯得越來越重要。例如在大型工業(yè)裝備領(lǐng)域中，現(xiàn)在大多數(shù)高運(yùn)轉(zhuǎn)強(qiáng)度主要部件，都需要采用等離子表面技術(shù)處理材料。如發(fā)動機(jī)系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)，抗沖擊系統(tǒng)中的零件表面都必須利用等離子體表面處理技術(shù)才能達(dá)到性能指標(biāo)和滿足應(yīng)用需求。由于大氣壓等離子體技術(shù)在材料表面處理領(lǐng)域重要性日益增加，一些新型等離子體發(fā)生裝置隨之發(fā)展。
[0006]大氣壓下的等離子體技術(shù)正迅速發(fā)展。如空心陰極大氣壓等離子體源技術(shù)、大氣壓下微波持續(xù)的新型等離子體、大氣壓PE-CVD技術(shù)、介質(zhì)阻擋放電大氣壓等離子體技術(shù)、射頻大氣壓等離子體技術(shù)等。
[0007]當(dāng)前，工業(yè)中常用的大氣壓微波等離子體射流裝置，所使用的磁控管微波源產(chǎn)生功率達(dá)500W甚至上千瓦以上，其磁控管的陽極電壓達(dá)5kV以上，因此微波放電系統(tǒng)體積龐大，設(shè)備笨重，經(jīng)濟(jì)性較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)上述提出的現(xiàn)有微波放電系統(tǒng)體積龐大，設(shè)備笨重，經(jīng)濟(jì)性較差的技術(shù)問題，而提供一種基于表面等離子激元的微波等離子體大氣壓射流裝置。
[0009]本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下:
[0010]一種基于表面等離子激元的微波等離子體大氣壓射流裝置，包括Y形石英管，金屬激發(fā)器，金屬支撐套筒和微波波導(dǎo)板；
[0011]所述Y形石英管包括三個分支，其中兩個位于所述Y形石英管的上端分支為氣體進(jìn)入通道，位于所述Y形石英管的下端分支為等離子體輸出通道，所述Y形石英管的三個分支相互連通；
[0012]所述金屬支撐套筒固定在所述微波波導(dǎo)板的上表面；
[0013]所述Y形石英管的下端分支與所述金屬支撐套筒固定連接，并穿過所述金屬支撐套筒，所述Y形石英管的下端分支的下端面與所述微波波導(dǎo)板的下表面在同一水平面內(nèi)，所述微波波導(dǎo)板的下面為待處理材料；
[0014]所述金屬激發(fā)器的上端固定連接在兩個所述Y形石英管的上端分支的交接處，所述金屬激發(fā)器沿所述Y形石英管的下端分支的軸線延伸至所述Y形石英管的下端分支的下端面。
[0015]所述金屬激發(fā)器的材料為鉬，所述金屬激發(fā)器呈圓柱形，所述金屬激發(fā)器的直徑為2_，所述金屬激發(fā)器的長度為70_，所述金屬激發(fā)器的下端呈倒圓錐形，所述倒圓錐形的高度為3mm。
[0016]所述金屬支撐套筒的材料為銅，所述金屬支撐套筒的內(nèi)表面鍍銀。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0018]1、本發(fā)明的微波等離子體大氣壓射流發(fā)生裝置基于表面等離子激元技術(shù)，可以產(chǎn)生高電子密度和高活性的低溫非平衡等離子體。
[0019]2、采用固態(tài)微波源，微波功率源的功率為30W?100W，可以在低功率下實(shí)現(xiàn)放電，便于裝置的集成化和小型化，并且攜帶方便、操作安全，經(jīng)濟(jì)性較好。
[0020]3、可采用兩路工質(zhì)混合氣體放電，實(shí)現(xiàn)特殊工況條件下的材料表面處理。
[0021]基于上述理由本發(fā)明可在材料表面處理及改性等領(lǐng)域廣泛推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0023]圖1是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中一種基于表面等離子激元的微波等離子體大氣壓射流裝置的空間結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中Y形石英管與金屬激發(fā)器的裝配示意圖。
[0025]圖3是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中金屬激發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]其中，1、Y形石英管，2、金屬激發(fā)器，3、金屬支撐套筒，4、微波波導(dǎo)板，101、Y形石英管的上端分支，102、Y形石英管的下端分支。

【具體實(shí)施方式】
[0027]如圖1-圖3所示，一種基于表面等離子激元的微波等離子體大氣壓射流裝置，包括Y形石英管I，金屬激發(fā)器2，金屬支撐套筒3和微波波導(dǎo)板4 ；
[0028]所述Y形石英管I包括三個分支，其中兩個位于所述Y形石英管的上端分支101為氣體進(jìn)入通道，位于所述Y形石英管的下端分支102為等離子體輸出通道；
[0029]所述金屬支撐套筒3固定在所述微波波導(dǎo)板4的上表面；
[0030]所述Y形石英管的下端分支102與所述金屬支撐套筒3固定連接，并穿過所述金屬支撐套筒3，所述Y形石英管的下端分支102的下端面與所述微波波導(dǎo)板4的下表面在同一水平面內(nèi)，所述微波波導(dǎo)板4的下面為待處理材料；
[0031]所述金屬激發(fā)器2的上端固定連接在兩個所述Y形石英管的上端分支101的交接處，所述金屬激發(fā)器2沿所述Y形石英管的下端分支102的軸線延伸至所述Y形石英管的下端分支102的下端面。
[0032]所述金屬激發(fā)器2的材料為鉬，所述金屬激發(fā)器2呈圓柱形，所述金屬激發(fā)器2的直徑為2_，所述金屬激發(fā)器2的長度為70_，所述金屬激發(fā)器2的下端呈倒圓錐形，所述倒圓錐形的高度為3mm。
[0033]所述金屬支撐套筒3的材料為銅，所述金屬支撐套筒3的內(nèi)表面鍍銀。
[0034]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于表面等離子激元的微波等離子體大氣壓射流裝置，其特征在于:包括Y形石英管，金屬激發(fā)器，金屬支撐套筒和微波波導(dǎo)板； 所述金屬支撐套筒固定在所述微波波導(dǎo)板的上表面； 所述Y形石英管的下端分支與所述金屬支撐套筒固定連接，并穿過所述金屬支撐套筒，所述Y形石英管的下端分支的下端面與所述微波波導(dǎo)板的下表面在同一水平面內(nèi)； 所述金屬激發(fā)器的上端固定連接在兩個所述Y形石英管的上端分支的交接處，所述金屬激發(fā)器沿所述Y形石英管的下端分支的軸線延伸至所述Y形石英管的下端分支的下端面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于表面等離子激元的微波等離子體大氣壓射流裝置，其特征在于:所述金屬激發(fā)器的材料為鉬，所述金屬激發(fā)器呈圓柱形，所述金屬激發(fā)器的直徑為2_，所述金屬激發(fā)器的長度為70_，所述金屬激發(fā)器的下端呈倒圓錐形，所述倒圓錐形的高度為3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于表面等離子激元的微波等離子體大氣壓射流裝置，其特征在于:所述金屬支撐套筒的材料為銅，所述金屬支撐套筒的內(nèi)表面鍍銀。
【文檔編號】H05H1/30GK104470182SQ201410589183
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】夏廣慶, 王鵬, 鄒存祚, 郝劍昆, 徐宗琦, 吳秋云, 周念東 申請人:大連理工大學(xué)