[发明专利]大气压介质阻挡放电产生低温等离子体的射流装置

说明书

技术领域

本发明属于气体放电技术领域，涉及一种放电等离子体的产生装置。 

背景技术

低温等离子体中存在大量的活性粒子，比通常的化学反应器所产生的活性粒子种类更多、活性更强，更易于和所接触的材料表面以及生物细胞发生反应，因此在很多领域都有着极其广泛的应用前景，例如臭氧合成、材料表面改性、等离子体刻蚀、固体薄膜沉积、灭菌消毒、大气污染处理等等。现有技术中，虽然低气压下容易产生相对均匀的放电等离子体，但其产生过程需要真空环境，这给应用带来诸多不便；相比而言，大气压下等离子体的产生不需要昂贵的真空设备，近年来国内外研究者都非常关注常压下等离子体的特性及应用。 

介质阻挡放电(DBD)作为一种特殊的气体放电形式，通过在电极间引入阻挡介质，可在放电发生时限制放电电流的自由增长，阻止了电极间火花放电或弧光放电的形成，具有放电功率密度适中的特点，并可采取多种放电结构、混合气体和工作条件(输入功率、电源频率、气压、气流)，具有较强的适应性，非常适合工业化应用。但普通的平行平板型大气压介质阻挡放电因放电区域仅发生在两极板之间的狭小区域，同时受等离子体产生条件的限制，产生的等离子体的温度相对比较高，因而，其工业应用范围有一定的局限性。 

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出如下技术方案： 

一种大气压介质阻挡放电产生低温等离子体射流装置，包括，气源、流量计、止回阀，并通过管路顺序连接、设有电极及电源，空心管状连接头的一端通过管路与止回阀连接，其另一端与空心介质管一端气密封连接，介质管的轴线位置设置有中心电极，中心电极的一端延伸出空心介质管的外壁并连接电源的一端，空心介质管的外壁上设置有与其外壁相吻合的外电极连接电源的另一端。 

所述空心介质管是两端开口、由石英玻璃、氧化铝陶瓷或者有机玻璃材料构成的管状结构。设置在空心介质管轴线位置的中心电极上及其延伸部位上均覆盖有绝缘介质。 

所述设置在空心介质管外壁上的外电极可以是环状的结构，其结构尺寸是可选择的。所述设置在空心介质管的外壁上的环状电极至少是一件，其数量可根据具体技术方案而决定。设置在空心介质管轴线位置的中心电极与空心介质管的外壁上的环状外电极与工频、中频或者重复频率脉冲高压电源相连接。 

通过空心管状连接头与空心的介质管紧密连接，由绝缘介质覆盖的电极从空心介质管侧面引入并固定于介质管轴线位置，宽度和数量可调的环状外电极紧贴于空心介质管的外壁，电源供电后在介质管内壁和电极间的区域产生等离子体，工作气体经由流量计及止回阀通过管路进入介质管内，将等离子体吹出形成等离子体射流。 

本发明低温等离子体射流装置，其结构较好地解决了普通平行平板型大气压介质阻挡放电装置因放电区域狭小导致应用范围有限的问题，使大气压介质阻挡放电产生的低温等离子体向空间扩展，由于  本发明的装置所产生的等离子体流的宏观温度为常温，可用于耐热性能差的材料的表面处理；加之产生的等离子体流可具有不同形状，因此可以方便地对不可移动的材料以及复杂形状材料表面进行改性处理，更适合于工业化应用。 

附图说明

图1、本发明的低温等离子体的射流装置结构示意图； 

图2a、外电压2kV，氩气流速为5.88m/s时等离子体射流图； 

图2b、外电压2kV，氩气流速为11.76m/s时等离子体射流图； 

图3、本发明低温等离子体的射流装置处理细菌悬浊液效果图； 

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详细说明； 

一种大气压介质阻挡放电产生低温等离子体的射流装置，包括，气源6、流量计7、止回阀8，通过管路顺序连接，并设有电极及电源，空心管状连接头1的一端通过管路与止回阀8连接，其另一端与空心介质管2一端气密封连接，连接头1可以是绝缘材料或者是金属材料与绝缘材料的结合构成的结构。由绝缘介质覆盖的电极3从介质管2侧面引入并沿轴线位置固定于介质管2中央，构成中心电极3，中心电极3可以由钨、铜、不锈钢、铝及其他金属导电材料制成，中心电极3及其延伸部位上均覆盖有绝缘介质4，中心电极3上覆盖的绝缘介质4可以是聚四氟乙烯、环氧树脂、石英玻璃其他绝缘材料。