专利名称：大气压介质阻挡长射流冷等离子体发生装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及等离子体的射流装置领域，具体为大气压介质阻挡长射流冷等离子体发生装置。
背景技术：
近年来射流等离子体以其特殊的性质受到科学和工程领域越来越多的关注。等离子体，特别是大气压冷等离子体，由于其气体温度低，电子温度高，而且含有具有高活性激发态粒子、原子及带电粒子等，被广泛应用在材料表面改性、灭菌、微生物处理等众多领域。此外，大气压冷等离子体技术无需真空系统，因此大大减少真空设备的制造和维护费用，而且可放宽对被处理工件的集合尺寸，减少其应用范围的限制。因此大气压冷等离子体日益得到国内外研究学者的关注，并在众多领域都将有着非常广阔的应用前景。·[0003]大气压下，由于工作气体击穿电压相对较高，放电间隙距离很短，一般为毫米和厘米量级，并且因其属于内处理方式，直接限制了被处理物品的形状、大小和材料，因此在许多应用领域都受到了很大的限制。如果采用等离子体间接处理(比如远程等离子体)，由于其中许多活性成分和带电粒子寿命非常短暂，以至于还没达到处理物表面就消失，导致处理效率非常低。为了解决上述问题，人们采取大气压冷等离子体射流装置，大气压冷等离子体射流将等离子体区与电极区分离，其可以直接在外界空间中产生冷等离子体射流，是一种非平衡态、类辉光等离子体发生技术，可以在较低的温度下获得化学反应所需的活性粒子，具有特殊的光、热、声、电等物理过程和化学过程，因此在材料表面处理、纳米技术、薄膜沉积、刻蚀、医疗器具消毒、臭氧生成、化学合成、环境治理、纤维改性、新型光源、飞行器减阻和隐形等领域有着广泛的应用，是目前国际上等离子体应用领域的研究热点。并可以直接处理物品，同时被处理物品的形状和大小不受任何限制。然而，大气压射流冷等离子体仍有其局限性(1)大气压射流冷等离子体的射流长度有限，在进行某些深度表面处理，比如带有很深凹点的表面时，等离子体无法伸入到凹点以内等特殊位置(2)大气压射流冷等离子体的气体温度仍然比较高，多数大气压射流冷等离子体的气体温度还在上百度左右。因此，研发一种新型长射流冷等离子体发生装置具有非常重要的意义。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种大气压介质阻挡长射流冷等离子体发生装置，以解决传统的大气压射流等离子体长度有限、处理样品表面形状受限、出口处的等离子体温度过高的问题。为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为大气压介质阻挡长射流冷等离子体发生装置，包括有筒形外壳，所述筒形外壳一端为出气口，一端封闭，其特征在于所述的筒形外壳的两侧对称设有两个进气口，位于筒形外壳内设有两个与进气口相对应的挡板，气体通过挡板导入筒形外壳内，一个电极通过筒形外壳的封闭端伸入到筒形外壳内，所述的电极表面套装有小石英玻璃管，筒形外壳的出气口处连接有一个长度不小于165厘米的可移动石英玻璃管。所述的单电极通过导线与频率为32kHz 50 kHz的交流高压外部电源连接。本实用新型中，外部电源为交流高压电源。单电极采用金属铜材料，工作气体是氩气，进气口对称分布，挡板可以起到导·流的作用，保证其达到层流的流动状态，减少能量损失，提高射流的长度；电极表面的石英玻璃管可有效防止等离子体向电弧放电转化，有效降低放电电流，降低等离子体射流运行功率。有一定流速的工作气体流从筒形外壳两侧的两个对称进气口进入，通过挡板流入到单电极处，在电极处被高压电场击穿，形成等离子体，气流使其形成射流，并有效降低等离子体射流温度至室温或略高于室温，射流等离子体通过165厘米长可移动石英管射出，产生新型大气压冷等离子体长射流。本实用新型能在大气压下稳定工作，射流长度达165厘米(长度可随着石英玻璃管的移动而改变)，并保持等离子体温度为室温或略高于室温，利于降低成本(无需真空设备)，可以方便产生富含高活性粒子射流冷等离子体。出口处的射流长度还能通过电源参数(电压、频率等)和进气流量改变，因此，本实用新型将大大提高等离子体应用范围，推动等离子体在各领域广泛应用，例如等离子体刻蚀、材料表面改性、疾病治疗等。此项实用新型将有效降低运行成本，拓宽大气压等离子体射流的应用范围。本实用新型具有以下优点(I)采用交流电源在大气压下形成等离子体射流，减少低气压放电时的复杂真空设备，降低装置成本。(2)装置简单便于实际应用。(3)射流长度达165厘米，便于伸入到一般射流难以处理到的表面进行处理。(4)射流长度可随着可移动石英玻璃管的移动而改变，以便处理各种形状的样品表面。(5)出口处的射流长度可通过电源参数(电压、频率等)和进气流量改变。(5)因使用石英玻璃管套住电极，形成介质阻挡放电，产生的等离子体射流温度低，一般为室温或略高于室温。(6)可根据需要采用多喷口石英玻璃管，使等离子体从多个喷口同时射出，有效提闻冷等尚子体射流面积。(7)可根据需要将可移动石英玻璃管换成不同材料的塑料软管，更加方便处理各种形状的样品表面。(8)可根据需要采用不同的工作气体，比如空气，以降低成本。
图I为带可移动石英玻璃管的本实用新型结构示意图。图2为带多喷口可移动石英玻璃管的本实用新型结构示意图。图3为带塑料软管的本实用新型结构示意图。
具体实施方式
如图I所示，大气压介质阻挡长射流冷等离子体发生装置，包括有聚四氟乙烯材料制成的筒形外壳I，筒形外壳I 一端封闭，两个进气口 2对称分布在筒形外壳I的两侧，气体通过挡板3导入筒形外壳I内，采用单电极4结构，单电极4通过筒形外壳I封闭端深入到筒形外壳1，在电极4表面套以小石英玻璃管5，电极4通过导线与频率为32kHz 50kHz的交流高压外部电源6连接，在等离子体喷口即筒形外壳I的出气口处配以165厘米长可移动石英玻璃管7。 如图2所示，将可移动石英玻璃管7替换为可移动多喷口石英玻璃管8。如图3所示，将可移动石英玻璃管7替换为塑料软管9。
权利要求1.大气压介质阻挡长射流冷等离子体发生装置，包括有筒形外壳，所述筒形外壳一端为出气口，一端封闭，其特征在于所述的筒形外壳的两侧对称设有两个进气口，位于筒形外壳内设有两个与进气口相对应的挡板，气体通过挡板导入筒形外壳内，一个单电极通过筒形外壳的封闭端伸入到筒形外壳内，所述的单电极表面套装有小石英玻璃管，筒形外壳的出气口处连接有一个长度不小于165厘米的可移动石英玻璃管。
2.大气压介质阻挡长射流冷等离子体发生装置，包括有筒形外壳，所述筒形外壳一端为出气口，一端封闭，其特征在于所述的筒形外壳的两侧对称设有两个进气口，位于筒形外壳内设有两个与进气口相对应的挡板，气体通过挡板导入筒形外壳内，一个单电极通过筒形外壳的封闭端伸入到筒形外壳内，所述的单电极表面套装有小石英玻璃管，筒形外壳的出气口处连接有一个长度不小于165厘米的可移动多喷口石英玻璃管。
3.大气压介质阻挡长射流冷等离子体发生装置，包括有筒形外壳，所述筒形外壳一端为出气口，一端封闭，其特征在于所述的筒形外壳的两侧对称设有两个进气口，位于筒形外壳内设有两个与进气口相对应的挡板，气体通过挡板导入筒形外壳内，一个单电极通过筒形外壳的封闭端伸入到筒形外壳内，所述的单电极表面套装有小石英玻璃管，筒形外壳的出气口处连接有一个长度不小于165厘米的塑料软管。
4.根据权利要求I或2或3所述的大气压介质阻挡长射流冷等离子体发生装置，其特征在于所述的单电极通过导线与频率为32kHz 50 kHz的交流高压外部电源连接。
专利摘要本实用新型公开了一种大气压介质阻挡长射流冷等离子体发生装置，包括有筒形外壳，筒形外壳一端为出气口，一端封闭，筒形外壳的两侧对称设有两个进气口，位于筒形外壳内设有两个与进气口相对应的挡板，气体通过挡板导入筒形外壳内，一个单电极通过筒形外壳的封闭端伸入到筒形外壳内，单电极表面套装有小石英玻璃管，筒形外壳的出气口处连接有一个长度不小于165厘米的可移动石英玻璃管。本实用新型能在大气压下稳定工作，产生长射流等离子体，便于深度表面处理，并保持等离子体温度为室温或略高于室温，利于降低成本，可以方便产生富含高活性粒子射流冷等离子体。
文档编号H05H1/26GK202799362SQ201220327338
公开日2013年3月13日 申请日期2012年7月6日 优先权日2012年7月6日
发明者魏钰, 舒兴胜, 方世东, 沈洁, 左潇, 丛杰, 陈龙威 申请人:中国科学院等离子体物理研究所