用于提供等离子体流的装置的制造方法

文档序号:8227845阅读:587来源:国知局
用于提供等离子体流的装置的制造方法
【专利说明】用于提供等离子体流的装置
[0001]本发明涉及一种用于提供非热气态等离子体流的装置。
[0002]非热气态等离子体有时称为非平衡气态等离子体,是部分电离的气体,其中游离电子与气体中的离子和其它种类不成热平衡。非热气态等离子体通过使气体经受放电作用而形成。放电作用典型地是通过在通过气体分开的两个电极上施加高压而产生。在所得电场中捕捉的杂散电子加速朝向正极。这些电子与气体碰撞并且使气体原子或分子进一步电离。在适当的电场和气压条件下,将引起雪崩效应。如果产生足够的离子和电子,则有可见的辉光放电。除了离子和电子,电子冲击在气体中存在的原子和分子上将激发原子和气体。一些气体发出荧光,因为激发态通过放出光子几乎是立即失去其新获得的能量。根据气体的组成,可见光子给予气体放电以特征性颜色。然而,一些气体例如氩或氦还趋向于产生不发出荧光的激发态,且因此具有相对长的寿命。这些相对稳定的激发种类可引起其它气体电离(有时称为“彭宁(Penning)电离”)或解离成为化学活性的自由基。
[0003]电子、离子以及其它稳定的激发和自由基种类的反应性质具有以下结果:非热气态等离子体在医学、口腔护理以及工业中有许多潜在和实际的用途。
[0004]因此,大量研宄和研发已致力于用于在相对低的温度(例如20°C与40°C之间)和大气压力下产生非热等离子体的装置。取决于非热等离子体的用途,确信其有效性将随着活性种类的浓度而增大。
[0005]根据本发明,提供一种用于提供非热气态等离子体流以用于处理区的处理的装置,所述装置包括用于产生非热等离子体的单元,所述单元具有用于气体的入口和用于非热气态等离子体的出口,其中所述单元通过热导管与散热器成热传导关系,所述散热器与所述热导管形成所述装置的部分。
[0006]根据本发明的装置使得有可能将热从所述单元快速传导走,从而允许所述单元在否则将在等离子体中产生对于一些用途来说将不可接受的温度的条件下操作一段时间。以口腔护理作为实例。在这个实例中,允许等离子体的温度升高至40°C以上很高是不合需要的;否则会有损害使用者的牙齿的风险,更不必说所引起的任何不适。
[0007]根据本发明的装置使得有可能在否则将产生高的多的温度的条件下将非热气态等离子体的温度维持在40°C或以下。
[0008]根据本发明的装置在使用中优选地采用经由介电材料的放电作用。因此,所述装置可包括热导率为至少100W/mK(并且典型地为至少200W/mK)的介电材料的第一介电构件,热导管与所述第一介电构件成直接或间接的热传导关系。
[0009]介电材料典型地为氮化铝,但可替代地使用具有高热导率的介电材料。
[0010]热导管优选地通过热电冷却器件与所述单元成热传导关系。所述热电冷却器件可操作来加强热导管所跨越的温差。
[0011]在根据本发明的装置的典型实例中,所述单元包括与第二介电构件相关联的第一电极,以及任选地与第一介电构件相关联的第二电极,其中所述第一与第二介电构件被构造成防止在使用中所述单元中的气体与电极之间的接触。(第二介电材料典型地是与第一陶瓷材料相同的材料,并且第二电极可从所述单元中省略)。在这个实例中,第一介电构件优选地与热电冷却器件热接触,而所述热电冷却器件又与热导管热接触。
[0012]所述单元可具有任何便利的构造。在一个实例中,第一介电构件和第二介电构件可呈同心管形式。可替代地,第一介电构件与第二介电构件均可为板。
[0013]所述装置可结合有一个或多个已知类型的专用散热器构件。然而,优选地是,用于将气体供应至所述单元的气囊还充当散热器。所述气囊便利地容纳在所述装置内。
[0014]电源可以是至少一个电池。
[0015]所述装置因此可结合有或被适配成结合有电池和用于将来自电池的电压信号转化成用于产生非热气态等离子体的信号的电路。
[0016]根据本发明的装置便利地具有使其能够手持并且操作的重量、大小以及构造。
[0017]在操作中,散热器趋向于保留热并且因此温度上升,结果导致热导管在一段时间内在将热从所述单元传导走的方面变得不太有效。因此,等离子体的温度开始上升。根据本发明的装置因此可包括气流切断阀和在非热气态等离子体超过所选温度时或在所选连续操作时段后用于自动关闭阀的器件。
[0018]现在将参考附图通过举例来描述本发明,其中:
[0019]图1为图解根据本发明的处理装置的示意图;
[0020]图2为用于图1所示的装置的等离子体单元、半导体电气装置、热导管以及气囊的子组件的分解透视图;
[0021]图3示出用于根据本发明的装置的等离子体单元,并且包括平面视图、端视图、截面视图以及放大截面视图;
[0022]图4示出用于根据本发明的装置的等离子体单元的另一实施方案,并且包括平面视图、端视图以及截面视图;
[0023]图5示出用于根据本发明的装置的等离子体单元的另一实施方案,并且包括截面视图和放大截面视图;以及
[0024]图6示出用于根据本发明的装置的等离子体单元的另一实施方案的分解透视图。
[0025]附图未按比例绘制。
[0026]参考附图中的图1,示意性示出了独立式装置2,所述装置用于形成等离子体并且将等离子体施用至处理区,例如人类或其它哺乳动物的口腔。所述装置旨在手持操作。所述装置包括适合塑料材料如高密度聚乙烯的壳体或主体2。主体2包括第一可评估隔室4,其用于容纳含有加压气体供品的囊;以及第二可及隔室8,其用于容纳一个或多个DC电池10。壳体2还具有第三隔室12,其中定位有用于产生非热气态等离子体的单元14。壳体或主体2中存在气体通道16,其从气囊6延伸至单元14的入口 18。单元14还具有用于排出非热气态等离子体的出口 20,出口 20接纳施用器22,所述施用器具有适用于使用图1所示的装置进行的处理的形状和大小。例如,施用器22可呈管形式,具有成角度的出口,以供插入到人类的口腔中。通道16含有调节器24以及开关阀26,所述调节器被适配成将气体压力减小至稍高于大气压的一个值。需要时,调节器24可替代地结合到气囊6的口中的切断阀(未示出)中。
[0027]如图1所示,所述单元包括第一(工作)电极28和典型地第二(接地)电极30。需要时,第二电极30可从单元14省略,但这不是优选的。其可替代地位于施用器22的远端或全部省略。如果第二电极30设在施用器22的远端,则非热等离子体的产生可延伸出单元14进入施用器22。
[0028]第一电极28设成用AC或DC电压信号进行操作,所述电压信号的峰大小和频率能够在从气囊6流动通过单元14的气体中产生并且维持非热等离子体产生放电,典型地是辉光放电。放电是通过防止气体与第一电极28之间的物理接触的介电材料。在图1所示的实施方案中,第二电极30还与介电材料相关联。因此,第二电极30位于第一介电构件32的外表面上,而第一电极28位于第二介电构件34的外表面上。因此,电极28和30与产生非热等离子体的气体之间没有直接接触。这种构造的一个优点是使得不太可能电弧放电。出于许多原因,包括电弧放电通常伴有高温的事实,电弧放电是不利的。
[0029]根据本发明,介电构件
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