[发明专利]一种脉冲潘宁放电等离子体发生装置

摘要

一种脉冲潘宁放电等离子体发生装置，属于材料表面改性领域。包括等离子体发生部分、真空室、工作台、高压脉冲功率电源、时序控制电路、可调电阻一、可调电阻二和真空系统。在真空室达到工作压强后，启动时序控制电路，当磁场强度达到设定值后，潘宁阳极内部及其与阴极和辅助阳极相对区间形成空间放电，获得放电等离子体，放电等离子体在磁场约束下沿轴向扩展，穿过辅助阳极后作用于工件表面。本发明等离子体发生部分和工件相对独立，放电等离子体产生过程中，工件对等离子体发生的影响可以忽略不计；放电等离子体分布密度、放电等离子体对工件的作用强度具有可调性，适应于多种材料的表面改性。

主权项

1.一种脉冲潘宁放电等离子体发生装置，其特征在于，所述的脉冲潘宁放电等离子体发生装置包括等离子体发生部分(1)、工作台(2)、可调电阻一(3)、可调电阻二(4)、真空室(5)、真空系统(6)、高压脉冲功率电源(7)和时序控制电路(8)；等离子体发生部分(1)和工作台(3)独立安装于真空室(2)内部；/n所述的等离子体发生部分(1)包括磁场线圈(1-1)、圆环型支撑架(1-2)、潘宁阳极(1-3)、阴极(1-4)和辅助阳极(1-5)，该部分安装于真空室(2)内部；磁场线圈(1-1)固定在圆环型支撑架(1-2)的外圆上；阴极(1-4)和辅助阳极(1-5)相对安装于圆环形支撑架(1-2)内孔的两端，潘宁阳极(1-3)设置于阴极(1-4)和辅助阳极(1-5)中间，潘宁阳极(1-3)的工作电压通过绝缘导线和高压密封绝缘从真空室(5)端部引出，与高压脉冲功率电源(7)的输出端连接；所述的磁场线圈(1-1)由两个平行放置的密绕线圈组成，磁场线圈(1-1)提供平行于真空室轴线的磁场，约束放电等离子体(9)进行轴向扩展；所说的阴极(1-4)嵌入铜质导电杆中，导电杆连接可调电阻一(3)后接地；辅助阳极(1-5)连接可调电阻二(4)后接地；通过调节可调电阻一(3)和可调电阻二(4)的电阻值，对放电等离子体(9)分布密度、放电等离子体(9)对工件(10)的作用强度和延伸距离进行调节，以适应不同要求的表面改性；/n所述的工作台(2)不与辅助阳极(1-5)接触，安装在辅助阳极(1-5)前端，并通过绝缘导线接地；工件(10)置于工作台(2)上方，工件(10)待改性表面正对辅助阳极(1-5)的放电等离子体(9)引出位置；在放电等离子体(9)产生过程中，由于工件(10)在等离子体发生部分(1)外部，对放电等离子体(9)的影响忽略不计；/n所述的真空室(5)通过绝缘导线接地，与真空系统(6)连接；所述的时序控制电路(8)控制高压脉冲功率电源(7)的顺序开启工作，高压脉冲功率电源(7)分别为磁场线圈(1-1)和潘宁阳极(1-3)提供各自独立的高压输出；/n启动时序控制电路(8)，当磁场强度达到设定值后，潘宁阳极(1-3)内部及其与阴极(1-4)和辅助阳极(1-5)相对区间形成空间放电，获得放电等离子体(9)；放电等离子体(9)在磁场约束下沿轴向扩展，等离子体(9)穿过辅助阳极(1-5)的细丝状栅网后作用在工作台上(2)的工件(10)表面；随潘宁阳极(1-3)电压下降，放电过程减弱至熄灭；高压脉冲功率电源(7)自行充电，等待时序控制电路(8)的再次开启工作；/n所述的潘宁阳极(1-3)为直径为60～120mm的不锈钢圆环；所述的阴极(1-4)为常用电极材料，直径60～120mm、厚度15-30mm的块状结构；所述的辅助阳极(1-5)为结构对称的细丝栅网结构，直径60～120mm，材质为钼和不锈钢；所述的真空室(5)由不锈钢材料制成。/n