[发明专利]水雾介质阻挡放电等离子体及表面处理装置

说明书

本发明公开了水雾介质阻挡放电等离子体及表面处理装置，将高压气体通过质量流量计引入射流装置中，气体种类可根据加工对象进行调整，利用雾化喷嘴将液体处理为气雾或液滴，并在高压气体作用下注入介质阻挡放电中。介质阻挡放电产生的大量活性粒子扩散到液相中，利用液相中特殊活化性能对工件表面进行处理。通过紫外传感器检测产生的各种活性粒子，并传输到数据采集与控制单元，显示当前装置的工作状态，并实现在线实时动态调整，进而实现对液相中工件表面处理的自动化。通过二维平台控制工件移动，实现连续、均匀表面的处理。其有效提高了介质阻挡放电所产生等离子体活性物质与工件的表面接触面积，增大了射流设备的工作效率。

技术领域

本发明涉及一种水雾放电及处理装置，具体涉及水雾介质阻挡放电等离子体及表面处理装置。

背景技术

相较于低气压等离体产生装置，大气压等离子体是在大气压开放的环境下产生和应用，因其具有等离子体产生和维护系统简单、设备的制造和维护成本低、等离子体源具有较好的移动性、材料处理工艺过程易于实现自动化、设备操作简单方便等优点，其在能源与环境、生物与医药、材料表面改性与处理、军事与空间科学等领域都具有广阔的应用前景。

从实际应用的角度出发，目前大气压等离子体研究主要集中在气液两相环境之间。在外加特殊电场作用下，气态和液态之间会发生复杂的物理和化学反应过程，产生多种活性基团(例如OH^-、O、O₃、H₂O₂、NO_x等)，这些活性基团决定等离子体主要性质。

气液两相放电的活性成分及其剂量，受到放电类型、反应器结构、气液两相参数和反应动力学参数等多个物理和化学参量的协同调控，并最终导致实际应用效果的显著差异。

根据等离子体放电的电极结构，主要包括：线-线/板、阵列、射流等。

根据等离体放电的环境，其可以其分为：气相和液相均连续、气相连续液相分离和液相连续气相分离三种类型，其中气相连续液相分离放电装置应用最为广泛，主要是由于放电过程中会产生大量活性粒子(如·OH、O·、H₂O₂和紫外辐射等)，且活性粒子在液体中寿命相对较长。

大气压等离子体放电形式主要有电晕放电、电感耦合放电、介质阻挡放电、微空心阴极放电和电容耦合放电等。由于介质阻挡放电可有效抑制火花放电和弧光放电，且放电产生等离子体较均匀，因此大气压等离子体介质阻挡放电应用最为广泛。

目前设计和改造液相大气压等离子体介质阻挡放电装置是等离子体科学研究的重要方向，如何设计出液相射流处理面积更大、射流源作用效率高、等离子体射流连续加工平面等等离子体射流源具有重要的工程实际意义。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可精确控制，并实现连续、均匀表面处理的液体-等离子体水雾放电及处理装置。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

水雾介质阻挡放电等离子体装置，底部开口的反应室，腔底设有贴近液面的介质阻挡放电喷头，腔顶设有雾化喷嘴；

所述雾化喷嘴接并联的气管和液管；

介质阻挡放电喷头包括若干平行、内置电极的绝缘介质管；高压激励电源为电极和液电极供电。

上述介质阻挡放电喷头与液面的距离为1～10mm。

上述绝缘介质管的材质包括石英、云母和聚氟四氟乙烯中的任一种，电极的材质包括钨钼合金。

上述绝缘介质管的内径r值为0.5～2mm，外径R值为1～3mm；电极的直径D为0.05～0.3mm。

上述雾化喷嘴出口的含水率控制在1％～20％。