专利名称：常压射频低温冷等离子体放电通道装置的制作方法
技术领域：
本实用新型总体上涉及新型的等离子体放电通道装置，尤其是涉及一个通道形状为长放体的常压射频低温冷等离子体放电通道装置。
背景技术：
常压冷等离子体技术是在近年才迅速发展起来的，并已得到广泛的应用的新技术，它可应用于(1)表面清洗(例如清洗生化污染、表面有机污染)。(2)有毒气体和有害液体的治理。(3)纺织衣料改性。(4)材料表面的改性。(5)薄膜制备。(6)产生臭氧灭菌等等。
传统上，在空气中，目前生成冷等离子体的方式主要有两种一种方式是在放电通道内利用电晕放电产生等离子体，但电晕放电难以产生均匀的大面积冷等离子体，在几千伏的高压下，电流范围仅为微安培量级，一般只是用来产生臭氧作消毒用。另一种方式是在放电通道内介质阻挡放电即在两个电极之间插入一个绝缘介质，但是电极之间放电时所要求的击穿电压较高。
实用新型内容针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种新型的常压射频低温冷等离子体放电装置，其能够以较低的击穿电压产生均匀的大面积的冷等离子体。
为了实现上述目的，根据本实用新型的常压射频低温冷等离子体放电通道装置包括供气源，横截面为长方形的放电通道主体和射频电源，其中所述放电通道主体包括倒U形的外壳，在该外壳的内部顶表面上设置有顶面绝缘体，且在外壳的两个内部侧表面上分别设置有侧面绝缘体；第一平板电极，第一平板电极设置在顶面绝缘体的下表面上并且位于两个侧面绝缘体之间；及第二平板电极，第二平板电极与外壳的开口端相连，并且与第一平板电极相对、平行且间隔开预定距离，第二平板电极通过两个侧面绝缘体与第一电极相互绝缘，第二电极的中部设置有沿其厚度方向延伸的通孔，其中间隔开的第一和第二平板电极及两个侧面绝缘体一起围成一个两端开口、横截面为长方形的直放电通道，射频电源通过电缆与第一平板电极相连，供气源通过导管和通孔与放电通道相连通。
优选的是，第一平板电极和第二平板电极内部分别设置有冷却水通道。进而，供气源与通孔之间的导管上设置有阀门。
另外，射频电源为13.56MHz或27.12MHz的射频电源，气体被击穿的均方根电压在50伏至300伏之间。
供气源供给的气体优选包括氩气，氦气，氩气或氦气与反应气体的混合物，及氩气或氦气与液体的混合物。
本实用新型的优点是利用射频电源激发均匀的冷等离子体放电，并且不需要高的击穿电压，其次，对穿过该放电通道的物体能够进行表面改性、表面镀膜、表面清洗和表面消毒等，而且通过控制放电功率使放电通道内的温度控制在小于150摄氏度，因而一般不会对物体表面造成热损，进而，在电极内设置有冷却水通道，对电极及整个放电通道主体能够进行冷却，以免设备过热。另外，在通道中部设有进气通道，可以根据需要通入其它任何反应气体和液体。
本实用新型是在大气压下产生射频低温冷等离子体放电，主要用途是对穿过等离子体通道的物体表面进行表面改性、表面清洗和表面消毒，并不会带来二次污染。
通过改变放电功率，气体流量，气体成份可以控制放电通道内等离子体的能量密度和活性气体成份。
下面参照附图对本发明实施例进行描述，其中图1为根据本实用新型常压射频低温冷等离子体放电通道装置的正面剖视示意图；图2为根据本实用新型常压射频低温冷等离子体放电通道装置的侧面剖视示意图。
具体实施方式
下面参考附图，结合实施例对本实用新型进行详细的描述。
参阅图1和图2，图1为根据本实用新型的常压射频低温冷等离子体放电通道装置的正面剖视示意图，图2为侧面剖视示意图。本实用新型常压射频低温冷等离子体放电通道装置包括供气源402、射频电源401和放电通道主体，所述放电通道主体包括大体成倒U形的外壳400，在该外壳400的内部顶面上设置有顶面绝缘体404，并且在其内部的两个侧面上分别设置有两个侧面绝缘体413和414，在顶面绝缘体404的下表面上设置有第一平板电极403，同时，第一平板电极403横向延伸在两个侧面绝缘体413和414之间，在外壳400的开口端连接有第二平板电极405，第二平板电极405封闭外壳400的开口，优选的是，第二平板电极405的一部分延伸在两个侧面绝缘体413和414之间。第二平板电极405与第一平板电极相对，平行并且间隔开预定的距离。第一平板电极403，第二平板电极405，以及两个侧面绝缘体413和414共同围成一个四周封闭，两端开口，横截面为长方形的长方体状的放电通道408，如图1所示。另外，第二平板电极405的中部设置有通孔407，该通孔407与放电通道408相连通，供给源402通过导管和通孔407与放电通道408连通，其中在导管上设置有阀门406，用于控制气体的供给。
在本实施例中，射频电源401通过电缆409与第一平板电极403(射频电极)相连，而第二平板电极405(地电极)接地，第二平板电极405与外壳400相连。第一平板电极403内设有冷却水通道411，该冷却水通道411与外部水冷管连接。另外，第二平板电极405内也设有冷却水通道412，在放电通道408形成的放电区内产生冷等离子体，该冷等离子体经放电通道两端的端口408-1和408-2向外喷出，放电是在常压下进行的。
下面描述本实用新型常压射频低温冷等离子体放电通道装置的工作过程。
工作气体经导管和通孔407引入到放电通道408中，在第一平板电极403和第二平板电极405之间被击穿电离，在放电通道408中形成稳定均匀的冷等离子体，后经外壳两端的开口408-1和408-2向外流出，在该放电装置内，第二平板电极405和第一平板电极403之间的距离可以根据用户需要设计，但一般不会超过5mm，需要被冷等离子体处理的物体可以在两个电极之间的放电通道中穿过。外壳400、第二平板电极405以及第一平板电极403可由金属材料，如不锈钢、铝、铜等加工制成；绝缘体404、413和414可用陶瓷、聚四氟乙烯等绝缘材料制成。
优选的方式是，射频电源401可采用13.56MHz或27.12MHz射频电源来激发放电，放电是在常压下进行的。
另外，具体而言，可以采用氩气或氦气作为工作气体，另外，可根据不同的需要，混合加入少量的反应气体或液体成份，如氧气、氮气、炭氟四、氨气、水等，所占总气体量的比例为5％以内。气体在放电区间内被电离形成等离子体和大量活性原子及分子，根据实际需要调节放电时的功率和进气量来控制等离子体的状态和活性物质的浓度。
上面参考附图结合具体的实施例对本实用新型进行了描述，然而，需要说明的是，对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对上述实施例作出许多改变和修改，这些改变和修改都落在本实用新型的权利要求限定的范围内。
权利要求1.一种常压射频低温冷等离子体放电通道装置，包括供气源，其特征在于，所述常压射频低温冷等离子体放电通道装置还包括横截面为长方形的长方体状的放电通道主体和射频电源，其中所述放电通道主体包括倒U形的外壳，在该外壳的内部顶表面上设置有顶面绝缘体，且在外壳的两个内部侧表面上分别设置有侧面绝缘体；第一平板电极，所述第一平板电极设置在所述顶面绝缘体的下表面上并且位于所述两个侧面绝缘体之间；及第二平板电极，所述第二平板电极与地相连，并且与第一平板电极相对、平行且间隔开预定距离，第二平板电极通过所述两个侧面绝缘体与第一电极相互绝缘，所述第二电极的中部设置有沿其厚度方向延伸的通孔，其中间隔开的第一和第二平板电极及所述两个侧面绝缘体一起围成一个两端开口、横截面为长方形的直放电通道，所述射频电源通过电缆与第一平板电极相连，所述供气源通过导管和所述通孔与放电通道相连通。
2.根据权利要求1所述的常压射频低温冷等离子体放电通道装置，其特征在于，所述第一平板电极和第二平板电极内部分别设置有冷却水通道。
3.根据权利要求1或2所述的常压射频低温冷等离子体放电通道装置，其特征在于，所述射频电源为13.56MHz或27.12MHz的射频电源，气体被击穿的均方根电压在50伏至300伏之间。
4.根据权利要求3所述的常压射频低温冷等离子体放电通道装置，其特征在于，所述供气源供给的气体包括氩气，氦气，氩气或氦气与反应气体的混合物，及氩气或氦气与液体的混合物。
5.根据权利要求1所述的常压射频低温冷等离子体放电通道装置，其特征在于，供气源与通孔之间的导管上设置有阀门。
专利摘要本实用新型公开一种常压射频低温冷等离子体放电通道装置，包括供气源，放电通道主体和射频电源，放电通道主体包括倒U形的外壳，其内部顶表面上设置有顶面绝缘体，两个内部侧表面上分别设置有侧面绝缘体；设置在顶面绝缘体的下表面上，位于两个侧面绝缘体之间并与射频电源相连的第一平板电极；及第二平板电极，其与外壳的开口端相连，与第一平板电极相对且平行，第二平板电极与第一电极相互绝缘，第二电极的中部设置有通孔，第一和第二平板电极及两个侧面绝缘体围成一个四周封闭、两端开口、横截面为长方形的长方体状的放电通道，供气源通过导管和通孔与放电通道连通。本实用新型等离子体放电装置，能够以较低击穿电压产生均匀大面积的等离子体。
文档编号H05H1/24GK2682773SQ20042000498
公开日2005年3月2日 申请日期2004年3月18日 优先权日2004年3月18日
发明者王守国 申请人:中国科学院微电子研究所