[发明专利]管‑环式电极大气压沿面介质阻挡放电射流源装置

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种介质阻挡放电装置，更加具体的说是管-环式电极大气压沿面介质阻挡放电射流源装置。

背景技术

在大气介质阻挡放电中，有一种为体介质阻挡放电，另一种情况为沿面介质阻挡放电；同时所述的体介质阻挡放电的气体击穿电压比沿面介质阻挡放电的高；同时所述的体介质阻挡放电在相同能量下产生的活性粒子种类和数量比沿面介质阻挡放电的少，也就是说前者没有放电均匀；沿面介质阻挡放电根据电极结构又可分为“共面型”沿面介质阻挡放电电极结构和“非共面型”沿面介质阻挡放电电极结构；现存的介质阻挡放电射流装置电极等离子体射流源的高压电极在接地电极的内部，因此是以径向电场为主的等离子体射流源；J．L．Walsh等人比较了径向电场和轴向电场的大气压介质阻挡放电等离子体射流源的特性，发现轴向电场等离子体射流源能够使电子更容易迁移到射流的下游端，因此在下游端产生的活性粒子浓度更高，电子激发温度也更大。

发明内容

本发明专利克服了现有技术条件不足，提供一种管-环式电极大气压沿面介质阻挡放电射流源装置，本发明专利解决的技术方案是：本发明专利所述装置的高压电极为内径7mm、外经7.9mm、长125mm的不锈钢管，在它的外层紧密覆盖一内径9 mm、外经15 mm、长103 mm的石英玻璃管。石英玻璃管的下端为圆锥体形状，并且有一个孔径为1.5mm的气体出口。在石英玻璃管的外壁距气体出口15 mm处紧密缠绕着长20 mm、厚0.5 mm的铜箔，并作为环状接地电极。接地电极的上端与管状高压电极的底部放电端在同一高度上。在气体出口下方10 mm处放置一个厚0.8mm的石英玻璃板。

高纯氩气从上方气体入口进入，并利用质量流量计控制其流量为2Ipm。电源采用幅值0.25 kV，频率为9kHz的交流电源。电源输出电压利用高压探头测量得到，输出电流通过测量与接地电极串联的100欧姆电阻上的的电压得到，所述装置的李萨如图形通过与接地电极串联120 nF电容得到，并记录在装置所使用的示波器上；所述特征发射光谱由光谱仪的光栅采集得到，并且光纤探头固定在石英玻璃板下方2.8mm处；放电照片与射流长度是由尼康数码相机拍照得到。

本发明专利的有益效果：所述装置可以降低等离子体射流源工作的峰值电压，使等离子体射流源能够在峰值电压1.98KV下，将气体击穿，同时可以提高活性氧原子密度。

附图说明

图1是本发明专利的系统结构示意图。

图2是本发明专利有效功率随峰值电压变化图。

图3是本发明专利不同电压等离子体射流长度随浓度变化图。

图4是本发明专利等离子体射流长度随峰值电压变化的照片图。

图5是本发明专利电压相同射流强度与波长范围关系图。

图6是本发明专利电子激发温度随峰值电压变化图。

图7是本发明专利转动温度随峰值电压变化图。

图8是本发明专利振动温度随峰值电压变化图。

具体实施方式

下面应用具体实例对本发明专利进行一般说明。

实施例：所述高浓度气体，从进气孔进入，接通相关交流电源，设置好参数，在示波器、测谱仪中观察数据变化；本发明专利主要以高纯度气体为实验气体，图2给出了利用李莎茹图形计算得到的有效功率随峰值电压的变化。从该图中可以看，当峰值电压从5.0 kV增大到7.09 kV时，有效功率从3.0W增大到了5.5W，明显小于电极等离子体射流消耗的有效功率，这意味着管-环式电极等离子体射流装置相对更节能。

图3和4分别给出了不同电压下，等离子体射流长度随高纯度气体流量的变化和峰值电压为6.05KV时,等离子体射流长度随高纯度气体流量变化的照片。从图3和4中可以看出，等离子体射流长度随气体流量的增大,分别经历了层流模式、过度模式以及湍流模式。在层流模式,等离子体射流长度迅速地增大到最大值；在过度模式，等离子体射流长度迅速地减小；而在湍流模式，等离子体射流长度基本保持不变。另外，所述装置中等离子体射流长度随峰值电压的增大而增大，但是当峰值电压增大到6.05KV时，等离子体射流长度基本保持不变。