[发明专利]一种手持式大面积低温等离子体发生装置

说明书

技术领域

本发明属于低温等离子体生物环境应用技术领域，涉及一种手持式大面积低温等离子体发生装置。

背景技术

近年来，低温等离子体及其应用技术的研究逐渐引起了学术界的关注，现已形成研究的热点。空气中如何产生大面积等离子体的技术和方法一直处于不断的发展完善之中，业已取得较大的进步。现有空气中等离子体放电技术，放电等离子体源有两类：一是低气压等离子体；二是大气压等离子体，如电晕放电，(类)辉光放电等。

随着低温等离子体技术的迅速发展，其在生物医学方面的应用优势亦非其他物理或者化学方法可比拟。国内外大量的实验研究已经表明，在介质阻挡放电等离子体中有非常丰富的活性粒子，如大量的O₃、OH自由基、处于激发态的N₂和N+2等；此外还有大量高能粒子，如电子，以及紫外线。这些活性粒子、高能粒子以及紫外线可以与应用对象表面的细菌发生复杂的理化反应，使得处理对象表面微生物的活性在短时间内(≤5min)大幅下降乃至全部杀灭。

目前制约低温等离子体应用的瓶颈问题是面积过小，无法大面积的处理物体，且不便于携带，安全性不高；同时由于等离子体面积过小，难以对等离子体进行诊断，难以针对不同的处理对象优化等离子体放电参数。

现有的几种典型非热平衡等离子体射流包括：(1)微波放电非热平衡等离子体射流。J Hnilica等描述了一种利用2.45GHz微波源放电产生等离子体装置。但该装置需要昂贵的微波源，因此该等离子体装置结构程序非常复杂、等离子体激发电源过于昂贵、等离子体面积很小，且产生的等离子体喷流温度也偏高，这些无不极大的限制微波放电非热平衡等离子体射流的应用范围。(2)脉冲直流非热平衡等离子体射流。近年来采用脉冲直流电源进行介质阻挡放电产生等离子体引起了越来越多学者的关注，形成了新的研究热潮。X PLu等描述了一种利用纳秒重频电源产生等离子体刷的方法。实验证明该装置在高压环境下易发生弧光放电，等离子体刷的宽度仅有约2cm左右。该装置结构略显复杂，产生的等离子体近似为一条直线，大面积处理物体时仍有诸多不便。(3)直流放电非热平衡等离子体射流。X L Deng等描述了一种利用直流激励源放电的等离子体装置。该等离子体发生装置采用中心电极结构，一个主要弊端是中心电极无法很好的固定，制作工艺复杂；且易损坏，不利于户外便携使用。

综上所述，现有装置都各自存在类似的不足。类似的缺陷也同样存在于最近的一些等离子体射流产生方法、装置和系统的专利发明中，例如美国专利号为5369336“Plasma Generating Device”Hideomi Koinuma et al.；中国西安电子科技大学李小平、刘东林，谢楷等所有，申请(专利)号为CN201210254991.7的“带冷却电极的大面积均匀高密度等离子体产生系统”的输入功率有所提高，且能够产生较大等离子体；但需要真空装置和复杂的冷却系统。以上这些因素都大大的限制了现有等离子体射流技术及装置的广泛应用。

发明内容

本发明提供一种手持式大面积低温等离子体发生装置，以产生大面积、高效率、低温的等离子体，其结构简单，而且安全可靠。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种手持式大面积低温等离子体发生装置，包括设有气体入口和等离子体出口的绝缘外壳，在绝缘外壳内，气体入口和等离子体出口之间还设有气体缓冲腔，在气体缓冲腔与等离子体出口之间还设有介质阻挡放电单元；所述的介质阻挡放电单元包括与高压电极引线相连接的第二多孔圆盘电极和与地电极引线相连接的第一多孔圆盘电极，第一多孔圆盘电极、第二多孔圆盘电极上均设有多个孔，位于同一直线的对应孔中贯穿有阻挡介质导管，由阻挡介质导管构成等离子体射流阵列；阻挡介质导管的一端与气体缓冲腔相连通，另一端与等离子体出口外沿对齐或向内收缩；在绝缘外壳外还设有手持用手柄。

所述的第一多孔圆盘电极、第二多孔圆盘电极在绝缘外壳内平行设置，阻挡介质导管平行排列；

第一多孔圆盘电极、第二多孔圆盘电极分别与绝缘外壳无缝连接，并通过绝缘柱来固定，绝缘柱嵌入多孔圆盘电极边缘处设置的电极固定孔中，多孔圆盘电极之间的距离由绝缘柱确定。

所述的第一多孔圆盘电极、第二多孔圆盘电极的厚度均为1～2cm，其中设置的孔的直径为0.4～0.5cm，第一多孔圆盘电极距等离子体出口1～2cm设置。