一种三电极介质阻挡放电等离子体发生装置的制造方法
【技术领域】
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[0001]本发明属于气体放电技术领域，涉及一种放电等离子体的产生技术，具体涉及一种三电极介质阻挡放电等离子体产生装置。
【背景技术】
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[0002]大气压低温等离子体中含有大量的激发态原子、分子、OH自由基等活性粒子，其化学反应活性极强，易于和所接触的材料表面发生反应，在很多领域都有着及其广泛的应用前景，例如材料改性、废气处理、臭氧合成、消毒灭菌等等。介质阻挡放电(DBD)作为一种特殊的气体放电形式，通过在电极间引入阻挡介质，可以在放电时限制电流的自由增长，阻止了电极间火花放电或弧光放电的形成，具有放电功率密度式中的特点，并可采取多种放电结构、混合气体和工作条件，具有较强的适应性。
[0003]其中，通过流体驱动，用气流将放电等离子体引出放电区域，而到达开放空间作为工作区域的等离子体射流装置，作为一种特殊的介质阻挡放电结构，更是有着显著的优点，特别是在近几年兴起的等离子体生物医学方面上有至关重要的应用。随着大气压低温等离子体在生物医学方面的应用越来越广泛，已经有报导指出，等离子体技术已经应用于活体的研宄，包括牙齿漂白、组织创伤修复，皮肤病治疗，肿瘤细胞的杀灭等等。然而对于活体而言，不论是动物实验或是人体实验，处理活体的等离子体发生装置的安全性能是一项非常重要的指标。由于等离子体反应机理及其副作用仍然不明确，等离子体用于活体研宄的安全性能成为制约其发展的重要因素。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的在于提供一种三电极介质阻挡放电等离子体发生装置，其能够利用射流型介质阻挡放电的形式，在空气中大气压下产生安全、高效的放电等离子体，能够用于生物医学中等离子体处理活体的研宄。
[0005]为实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案予以实现:
[0006]一种三电极介质阻挡放电等离子体发生装置，包括石英玻璃管，在石英玻璃管的外壁上设置有高压电极和地电极，其中，高压电极接高压交流电源，地电极接地；在石英玻璃管的内壁上设置有内电极，其作为悬浮电位工作，且内电极位于高压电极和地电极之间；
[0007]工作时，通过在石英玻璃管靠近高压电极一侧管口通入工作气体，在电压作用下，即在石英玻璃管内产生等离子体，并由气流将等离子体从石英玻璃管靠近地电极一侧管口引出。
[0008]本发明进一步的改进在于，高压电极和地电极均为环状金属电极。
[0009]本发明进一步的改进在于，工作气体为氩气或者氦气。
[0010]本发明进一步的改进在于，内电极为环状金属电极或者多孔圆柱状金属电极。
[0011]本发明进一步的改进在于，石英玻璃管的长度为150-200mm，其壁厚为1mm，内径为8mm ;高压电极、地电极和内电极的长度均为10mm，壁厚均为0.5mm ;高压电极和地电极之间的距离为15mm-20mm。
[0012]一种三电极介质阻挡放电等离子体发生装置，包括石英玻璃管，在石英玻璃管的外壁上设置有高压电极和地电极，其中，高压电极接高压交流电源，地电极接地；在石英玻璃管的内壁上设置有内电极，其作为悬浮电位工作；在石英玻璃管内，内电极的一端与高压电极部分重叠，其另一端靠近地电极；
[0013]工作时，通过在石英玻璃管靠近高压电极一侧管口通入工作气体，在电压作用下，即在石英玻璃管内产生等离子体，并由气流将等离子体从石英玻璃管靠近地电极一侧管口引出。
[0014]本发明进一步的改进在于，高压电极和地电极均为环状金属电极；内电极为环状金属电极或者多孔圆柱状金属电极。
[0015]本发明进一步的改进在于，工作气体为氩气或者氦气。
[0016]本发明进一步的改进在于，内电极与高压电极重叠部分的长度为2_3mm。
[0017]本发明进一步的改进在于，石英玻璃管的长度为150-200_，其壁厚为
[0018]Imm,内径为8mm ;高压电极、地电极和内电极的长度均为10mm，壁厚均为0.5mm ;高压电极和地电极之间的距离为15mm-20mm，内电极与高压电极重叠部分的长度为2_3mm。
[0019]相对于现有技术，本发明具有如下的优点:
[0020]本发明三电极介质阻挡放电等离子体发生装置，可以改变电场强度及其分布，这种电场强度及其分布的改变有两个方面的意义:1、在相同的施加电压下，与没有内电极的情况相比，可以增大放电电流，使等离子体中的粒子活性增强，在材料改性、废气处理、臭氧合成、消毒灭菌以及牙齿漂白等领域，可以用来增强其反应效率；2、内电极的设置改变了石英玻璃管内部的电场，使电场更为集中，场强得到大幅增强，从而使放电电压降低，在更低的电压下产生介质阻挡放电等离子体，增加了安全性，在组织创伤修复，皮肤病治疗，肿瘤细胞的杀灭等生物医学活体研宄领域有重大的意义和应用前景。
【附图说明】
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[0021]图1为本发明三电极介质阻挡放电等离子体发生装置的结构示意图。
[0022]图中:1 一石英玻璃管；2 —高压电极；3 —地电极；4 一工作气体；5 —内电极。
[0023]图2为图1的左视图。
[0024]图3为内电极为环状金属电极的结构示意图。
[0025]图4为内电极为多孔圆柱状金属电极的结构示意图。
[0026]图5为没有内电极结构下该装置的电场强度(模值)分布仿真结果图，其中电场强度的单位为kV/m。
[0027]图6为内电极偏向高压电极时该装置的电场强度(模值)分布仿真结果图，其中电场强度的单位为kV/m。
[0028]图7为内电极安放在两个外电极中间，没有偏向任意一个外电极时该装置的电场强度(模值)分布仿真结果，其中电场强度的单位为kV/m。
[0029]图8为内电极偏向地电极时该装置的电场强度(模值)分布仿真结果图，其中电场强度的单位为kV/m。
[0030]图9为无内电极，该装置放电时实测得到的电压电流波形图。
[0031]图10为有内电极，该装置放电时实测得到的电压电流波形图。
【具体实施方式】
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[0032]以下结合附图和实施例对本发明的内容作进一步的详细说明。
[0033]参照图1至图4，本发明一种三电极介质阻挡放电等离子体发生装置，包括石英玻璃管I，在石英玻璃管I的外壁上设置有尚压电极2和地电极3，其中，尚压电极2和地电极3均为环状金属电极，高压电极2接高压交流电源，地电极3接地；在石英玻璃管I的内壁上设置有内电极5，其既不接电源，也不接地，而是作为悬浮电位工作，且内电极5位于高压电极2和地电极3之间。这种内电极3的设置可以改变石英玻璃管I内的电场分布，使其集中在内电极-工作气体氩气或者氦气-介质石英玻璃管的三结合点处，并且大幅增大其最大场强。
[0034]工作时，通过在石英玻璃管I靠近高压电极2 —侧管口通入工作气体4，在电压作用下，即在石英玻璃管I内产生等尚子体，并由气流将等尚子体从石英玻璃管I靠近地电极3 —侧管口引出。其中，工作气体4为氩气或者氦气。
[0035]参见图3和图4，内电极5为环状金属电极或者多孔圆柱状金属电极。