[发明专利]一种交流半波等离子体放电装置

说明书

本发明提供了一种交流半波等离子体放电装置，其结构包括高压等离子体放电单元、高压整流单元和高压电源。高压等离子体放电单元包括相对设置的高压端水电极和地端水电极；高压端水电极为两个，两者并排设置且分离；高压整流单元包括两个二极管，两个高压端水电极分别接两个二极管的正极与负极，两个二极管的另一极接在一起并连接高压电源的高压端。高压输出时，连接二极管的两个高压端水电极会轮流导电，从而控制电压正负半周期在放电间隙不同位置分别放电，且在不同位置产生周期数不同、晶格常数不等的两种等离子体光子晶体结构。本发明创新了放电装置，对于研究介质阻挡放电中壁电荷对放电的影响有重要意义，在工业领域也有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及等离子体放电及应用技术领域，具体地说是一种交流半波等离子体放电装置。

背景技术

光子晶体是将两种介电常数不同的介质材料在空间周期排列形成的一种人造“晶体”结构。晶体中介质材料的折射率配比和不同介电常数的空间比以及“晶格”结构等直接决定了光子晶体的光子带隙，且其光子禁带位置是固定的，很难实现对电磁波的可调性控制。等离子体光子晶体，作为一种新型的光子晶体，由于其结构的时空可调，使其可以灵活调节相应的光子带隙，改变其能带位置和宽度，进而使频率落在该带隙的光禁止传播，实现对光频率的选择和光传播的控制。基于此，等离子体光子晶体在滤波器、等离子体天线、光开关以及等离子体隐身等众多电磁波控制领域得到广泛的应用。

目前，等离子体的应用研究，主要以气体放电产生等离子体的特征和其中化学反应为主要研究对象。气体放电产生等离子体主要有：弧光放电、电晕放电、辉光放电、介质阻挡放电（DBD）和大气压下辉光放电等几种。其中，弧光放电因产生的等离子体温度过高，从而限制了其在工业生产中的应用；电晕放电产生的低温等离子体主要分布在极不均匀电场中的强电场区域，不适于工业大规模应用，而且这种放电较弱，产生等离子体及活性粒子的效率太低；辉光放电一般在低气压下进行，需要真空系统，在工业化处理过程中需要不断地打开真空室取出成品，添加试品，难以连续生产，生产效率低；最适合工业生产应用的是介质阻挡放电和大气压下的辉光放电。

介质阻挡放电（Dielectric Barrier Discharge，DBD）是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电，又称介质阻挡电晕放电或无声放电。介质阻挡放电能够在高气压和很宽的频率范围内工作，通常的工作气压为10~10000 Pa，电源频率可从50Hz至1MHz。目前，申请人采用双水电极介质阻挡放电（DBD）装置，实现了在放电空间具有几种折射率的等离子光子晶体，但同时在不同空间实现两种不同带隙结构的等离子光子晶体尚未研究。

发明内容

本发明的目的就是提供一种交流半波等离子体放电装置，采用该装置可在不同空间形成不同带隙结构的等离子体光子晶体。

本发明是这样实现的：一种交流半波等离子体放电装置，包括高压等离子体放电单元、高压整流单元和高压电源；

所述高压等离子体放电单元包括相对设置的高压端水电极和地端水电极；所述高压端水电极包括两个并置且分离的单管，每一单管内均盛有蒸馏水，单管的两端面由透明玻璃或有机玻璃密闭，在单管上开有注水孔；在所述高压端水电极和所述地端水电极之间紧密放置有放电间隙绝缘隔板，在所述放电间隙绝缘隔板上制有两个相同的通孔，两个通孔分别对应高压端水电极的两个单管，两个通孔构成放电间隙空间；

所述高压整流单元包括第一高压二极管和第二高压二极管；所述第一高压二极管的正极与所述高压端水电极的一个单管相接，所述高压端水电极的另一个单管与所述第二高压二极管的负极相接，所述第一高压二极管的负极和所述第二高压二极管的正极均与所述高压电源的高压端相接，所述高压电源的地端与所述地端水电极相接。

所述地端水电极由一个盛有蒸馏水的单管构成；所述地端水电极单管的直径大于所述高压端水电极两个单管直径之和。