[发明专利]大气压等离子体发生装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及低温等离子体应用技术领域，尤其涉及一种可调节自组织环状斑图的大气压等离子体发生装置及方法。

背景技术

近年来，大气压放电等离子体由于结构简单、成本较低、使用方便等优点而在工业领域得到广泛的应用。一方面，大气压放电等离子体去除了昂贵且极其繁琐的真空系统，使得它的应用成本大大降低，获得了广泛的应用，例如应用于材料的表面改性、医疗仪器设备的杀菌消毒等。另一方面，由于它是在周围的大气中进行放电，这使得原来无法实现的一些应用也变为现实，其中一个非常重要的应用是等离子体医学方面的应用。大气压放电等离子体技术在很多应用(如生物医学处理、材料表面处理、水体消毒和分析技术等领域)中，为了能达到更好的材料处理及检测结果，通常对等离子体的辐射强度及辐射面积有一定的要求。

在大多数实验中，由于在其他放电模式下很难产生出等离子体斑图，气体放电产生的等离子体斑图都是在直流的条件下或者是介质阻挡放电的模式下进行的，并且在直流放电的过程中也是有条件约束的，基本都是在用微流气体(氦气)做阴极且电解质溶液做阳极的条件下产生的。另外，目前对于等离子体斑图的产生，通常的方法也都是用直流放电的方法获得。而对于交流气体放电来说，也只能得到小间距的气体放电模式，且用途仅局限于电解质水溶液中的离子检测，并没有进行大间距放电，所以更无法用交流放电产生等离子体斑图。

发明内容

本发明提供了一种大气压等离子体发生装置及方法，实现了针—液放电模式，并产生多种形状变化的清晰斑图，可以应用在材料表面处理、臭氧产生、杀菌和大面积水处理技术等领域。

为了实现上述目的，本发明提供了一种大气压等离子体产生装置，所述大气压等离子体产生装置包括：调压计、高频交流电源及等离子体发生器；其中，所述等离子体发生器包括：

金属电极，与所述高频交流电源的一端相连接；

储液池，其内部注有电解质溶液，所述储液池与所述高频交流电源的另一端相连接，并且所述储液池与所述金属电极隔开预定间距的放电间隙，所述放电间隙作为等离子体产生区。

在一实施例中，所述的等离子体发生器包括：一辅助电极，设置在所述储液池内，所述储液池通过所述辅助电极与所述高频交流电源的另一端相连接。

在一实施例中，所述金属电极与所述高频交流电源的高压输出端相连接，所述储液池通过所述辅助电极与所述高频交流电源的低压输出端相连接，所述金属电极、所述高频交流电源及所述储液池构成闭合回路。

在一实施例中，所述金属电极与所述高频交流电源的低压输出端相连接，所述储液池通过所述辅助电极与所述高频交流电源的高压输出端相连接，所述金属电极、所述高频交流电源及所述储液池构成闭合回路。

在一实施例中，所述等离子体发生器还包括：蠕动泵，用于调节所述储液池的液面高度及稳定性。

在一实施例中，所述金属电极设置于一竖直方向可调的调节装置上，并且所述金属电极垂直于储液池的液面放置。

在一实施例中，所述高频交流电源的放电电压为0～30kV可调，频率为4kHz～20kHz可调。

在一实施例中，所述金属电极的材料为钨、钼、钛、钽，直径为0.5mm～10mm，针尖角度为20°～75°。

在一实施例中，所述电解质溶液为去离子水或加入预定浓度的无机试剂的溶液，所述电解质溶液的电导率为1μS/cm～10000μS/cm。

为了实现上述目的，本发明提供了一种大气压等离子体产生方法，应用于权利要求1-9中任一项所述的大气压等离子体产生装置，所述大气压等离子体产生方法包括：

逐渐增大所述高频交流电源的输出电压，使所述储液池与所述金属电极之间的放电间隙发生击穿，形成等离子体产生区；

调节所述高频交流电源的输出电压或频率，以及所述放电间隙的间距，使等离子体在所述电解质溶液的表面形成不同形状的斑图。

本申请的实施例中所提供的技术方案可以包括以下有益效果：

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的大气压等离子体产生装置的结构示意图；