[发明专利]一种大面积低温等离子体发生装置有效

专利信息
申请号: 201610627592.9 申请日: 2016-08-03
公开(公告)号: CN106028615B 公开(公告)日: 2018-03-30
发明(设计)人: 方志;张波 申请(专利权)人: 南京工业大学
主分类号: H05H1/24 分类号: H05H1/24
代理公司: 南京君陶专利商标代理有限公司32215 代理人: 沈根水
地址: 210009 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 大面积 低温 等离子体 发生 装置
【说明书】:

技术领域

本发明涉及一种大面积低温等离子体发生装置,属于等离子体技术领域。

背景技术

低温等离子体放电空间中富含的电子、离子、激发态粒子和自由基都是极为活泼的化学反应物,这些活泼的粒子有助于实现一些常规条件下难以发生的化学反应,因此低温等离子体已被广泛运用于材料表面处理、废水废气处理、消毒杀菌和医学辅助治疗等方面;然而,一方面气体放电等离子体工作于强电场环境中,为了保证装置的安全运行必须配合复杂的绝缘和接地系统;另一方面,受限于气体放电的原理和空间活性粒子较短的寿命,尤其是工作于大气压环境下的低温等离子体,放电间隙更窄,活性粒子寿命更短,装置的工作空间和处理物的空间严重受限;因此,现有的等离子体发生装置多为固定电极结构,或置于固定的容器腔体中,装置的灵活性受限,随着低温等离子体运用范围的拓展,有必要提升装置的灵活性,促进其在工业和科研领域的运用。

低温等离子体按产生机理可以分为弧光放电、电晕放电、辉光放电和介质阻挡放电,按驱动因素可以分为电场单独驱动和电场流场共同驱动两种,如何在大气压环境下产生大面积的低温等离子体是各种技术改进的直接动力。

目前大面积地产生低温等离子体主要三种方法:第一种方法是在两片金属电极之间加入阻挡介质形成的介质阻挡放电,呈容性的阻挡介质表面可以在放电时有效地集聚电荷形成反向电场,抑制放电电流的增长,从而在放电气隙空间内形成大面积的丝状放电,正如专利CN 203015262 U中所描述的,在放电气隙间通入诱导气体可以产生均匀弥散的低温等离子体,产生的等离子体中含有大量的亚稳态氮分子、氢氧基和氧原子,可以用来进行物质材料表面改性和消毒杀菌,但固定的电极结构和狭窄的放电空间对待处理物的尺寸要求较高,适用性不强且灵活性不高。第二种方法采用组合电极的方法,可按照不同的需求进行组合而产生不同面积的和不同形状的低温等离子体,正如专利CN 102307425 A中所描述的,根据不同的需求添加不同数量的放电电极,使得放电通道增加,放电功率和传输电荷也相应地提高,相比于第一种方式,组合式电极的灵活性有所提升,但因放电机理所带来的放电空间狭窄问题依旧没有得到解决,无法应用于复杂三维物体的材料表面处理。第三种方法中,利用气流的流场将高压电场产生的等离子体带出放电区间,实现工作区间和放电空间的分离,形成大气压等离子体射流;正如专利CN 103945627 A中描述的,由于单根射流的面积较小,有研究人员将多根射流并联叠加,组合成等离子体射流阵列,提高放电功率和传输电荷,增加等离子体的处理面积,更重要的是等离子体射流阵列在处理复杂三维物体时效率更高,灵活性更强,但是由于每个射流单元的阻挡介质参数、气流分布以及电场分布无法保持一致,难以实现大面积均匀的低温等离子体。

发明内容

本发明提出的是一种大面积低温等离子体发生装置,其目的旨在提供一种能够在室内开放环境中产生适应待处理物的大面积低温等离子体的发生装置。

本发明的技术解决方案:一种大面积低温等离子体发生装置,其结构包括控制电路、高压电源1、阻抗匹配器2、绝缘手柄3、高压母接头4、高压电极、待处理物11;其中,高压电源1的输出口负极1-a接地,高压电源1的输出口正极1-b与阻抗匹配器2的输入端2-a相连;阻抗匹配器2的输出端2-b通过高压导线3-a与绝缘手柄3内部的高压母接头4的一端相连;高压母接头4的另一端与高压电极相连;高压电源1和市电之间接有控制电路;在高压电极和接地的待处理物11之间产生低温等离子体并直接作用于待处理物11的表面或者电极与待处理物11之间的物体。

本发明的优点:

1、电极和手柄配合增强了装置的灵活性,方便操作人员进行手持式处理。

2、设计了不同高压电极结构,根据实际情况选用不同的电极结构能够灵活满足不同的处理需求,实现大面积的等离子体处理;

3、调节串接电路内部的阻抗匹配器2能够实现放电功率和传输电荷的调节,能够根据不同的处理材料和处理要求改变放电的强度。

4、能够灵活应对多种处理情形,处理复杂的金属表面材料、电子设备屏幕和包装使用的薄膜材料、部分绝缘垫片形状的材料,同时还能安全地对人体表面进行处理,在生物表面实现消毒杀菌和止血凝血。

5、设计统一的高压电气接口,并将电极接口至于手柄内部,既能方便不同电极之间的更换,又可以保证工作时操作人员的安全性和装置的安全性。

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