大气压辉光放电装置的制作方法

1.本实用新型涉及光谱检测技术领域，尤其涉及一种大气压辉光放电装置。


背景技术：

2.辉光放电是指气体在电场作用下被击穿而导电的物理现象，辉光放电可被应用于水样品重金属元素的检测或化学物质的合成。
3.现有的辉光放电装置包括两个相对的金属电极，通过给金属电极通电以击穿两个金属电极之间的空气，而金属电极在通电的情况下温度升高，一方面，会造成金属电极的导电性下降，影响放电稳定性，另一方面，金属电极在高温等离子体作用下损耗较快，影响放电稳定性，电极寿命较短。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种大气压辉光放电装置，用以解决或改善现有辉光放电装置在放电过程中存在金属电极由于温度升高导致金属电极的可靠性较低的问题。
5.本实用新型提供一种大气压辉光放电装置，包括：金属电极、液体电极、冷却结构及陶瓷绝缘体；所述金属电极与所述液体电极呈间隔相对设置，所述金属电极与所述液体电极分别与电源设备电连接，所述金属电极与所述液体电极之间形成放电通道；所述陶瓷绝缘体设于所述金属电极与所述液体电极之间，所述陶瓷绝缘体上设有通孔，所述放电通道位于所述通孔；所述冷却结构设于所述金属电极上，所述冷却结构内用于通入冷却液；所述液体电极上设有液体通道，所述液体通道内用于通入待处理液体，所述液体通道伸向所述放电通道。
6.根据本实用新型提供的一种大气压辉光放电装置，所述通孔设有多个，所述通孔的形状包括圆形或方形。
7.根据本实用新型提供的一种大气压辉光放电装置，所述金属电极呈管状，所述冷却结构形成于所述金属电极内，所述金属电极内用于通入所述冷却液。
8.根据本实用新型提供的一种大气压辉光放电装置，所述金属电极与所述液体电极垂直，所述液体电极靠近所述金属电极的中部设置。
9.根据本实用新型提供的一种大气压辉光放电装置，所述冷却结构包括散热块；所述散热块内设有冷却腔，所述金属电极伸入所述冷却腔内，所述冷却腔内用于通入冷却液。
10.根据本实用新型提供的一种大气压辉光放电装置，所述金属电极的轴线与所述液体电极的轴线重合。
11.根据本实用新型提供的一种大气压辉光放电装置，所述液体电极包括毛细管电极与导电套筒；所述导电套筒套设于所述毛细管电极上，所述液体通道形成于所述毛细管电极内，所述导电套筒用于与电源设备电连接，所述毛细管电极用于与液泵连通。
12.根据本实用新型提供的一种大气压辉光放电装置，所述大气压辉光放电装置还包括：储液容器；所述储液容器设于所述液体通道靠近所述金属电极的一端，所述储液容器用
于承接所述待处理液体在所述放电通道内处理后得到的产物。
13.根据本实用新型提供的一种大气压辉光放电装置，所述大气压辉光放电装置还包括：支架；
14.所述液体电极设于所述支架上，所述金属电极可移动地设于所述支架上，所述金属电极用于朝向靠近所述液体电极的一侧或远离所述液体电极的一侧移动。
15.本实用新型提供的大气压辉光放电装置，通过在金属电极上设置冷却结构，从而能够降低金属电极在放电过程中的温度，保证了金属电极放电的稳定性；将冷却液通入冷却结构，在金属电极与液体电极上施加高电压，金属电极与液体电极之间的空气被击穿，并生成等离子体，等离子体弥散在放电通道内，通过在金属电极与液体电极之间设置陶瓷绝缘体，且在位于放电通道的位置开设有通孔，从而可以约束放电通道的漂移，使得等离子体能够尽可能地集中在放电通道，提升了放电的稳定性；与此同时，液体通道内的待处理液体流向放电通道并与等离子体接触，一方面，在等离子体与放电产热的高温作用下，待处理液体中的元素进入到等离子体中，元素受激发，受激发的元素不稳定，高能级电子向低能级跃迁，释放特定的发射谱线，通过检测谱线的波长与强度即可实现元素的定量检测，可应用于水样品中的重金属元素的检测，即此时液体通道内通入的是水样品；另一方面，由于放电通道中等离子体的温度较高，高温等离子体向外膨胀造成高压区域，则在流出的待处理液体处形成一个高温高压的环境，而水热法合成化学物质恰需要这种待处理液体高温高压的环境，即可在大气压下通过辉光放电实现水热法合成化学物质；即本实用新型所示的大气压辉光放电装置既可以利用辉光放电实现水样品中的重金属的检测，又可以利用辉光放电实现水热法合成相应的化学物质，且在辉光放电的过程中，冷却结构中的冷却液能够降低金属电极的温度，提升了金属电极的可靠性与耐久度，同时陶瓷绝缘体的通孔能够限制放电通道的漂移，保证了辉光放电的稳定性。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本实用新型提供的大气压辉光放电装置的结构示意图之一；
18.图2是本实用新型提供的大气压辉光放电装置的结构示意图之二；
19.图3是本实用新型提供的陶瓷绝缘体的结构示意图之一；
20.图4是本实用新型提供的陶瓷绝缘体的结构示意图之二；
21.图5是本实用新型提供的陶瓷绝缘体的结构示意图之三；
22.图6是本实用新型提供的陶瓷绝缘体的结构示意图之四；
23.图7是本实用新型提供的陶瓷绝缘体的结构示意图之五；
24.附图标记：
25.1：金属电极；2：液体电极；21：毛细管电极；22：导电套筒；3：陶瓷绝缘体；31：通孔；4：支架；5：散热块；6：储液容器。
具体实施方式
26.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。
28.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
29.下面结合图1至图7描述本实用新型提供的一种大气压辉光放电装置。
30.如图1和图2所示，本实施例所示的大气压辉光放电装置包括：金属电极1、液体电极2、冷却结构及陶瓷绝缘体3。
31.金属电极1与液体电极2呈间隔相对设置，金属电极1与液体电极2分别与电源设备电连接，金属电极1可与电源正极连接，相应地，液体电极2与电源负极连接，或者，金属电极1与电源负极连接，相应地，液体电极2与电源正极连接，金属电极1与液体电极2之间形成放电通道；陶瓷绝缘体3设于金属电极1与液体电极2之间，陶瓷绝缘体3上设有通孔，放电通道位于通孔，或者，设置多个陶瓷绝缘体，多个陶瓷绝缘体围成环状，放电通道限定在多个陶瓷绝缘体之间；冷却结构设于金属电极1上，冷却结构内用于通入冷却液；液体电极2上设有液体通道，液体通道内用于通入待处理液体，液体通道伸向放电通道。
32.具体地，本实施例所示的大气压辉光放电装置，通过在金属电极1上设置冷却结构，从而能够降低金属电极1在放电过程中的温度，保证了金属电极1放电的稳定性；将冷却液通入冷却结构，在金属电极1与液体电极2上施加高电压，金属电极1与液体电极2之间的空气被击穿，并生成等离子体，等离子体弥散在放电通道内，通过在金属电极1与液体电极2之间设置陶瓷绝缘体3，且在位于放电通道的位置开设有通孔31，从而可以约束放电通道的漂移，使得等离子体能够尽可能地集中在放电通道，提升了放电的稳定性；与此同时，液体通道内的待处理液体流向放电通道并与等离子体接触，一方面，在等离子体与放电产热的高温作用下，待处理液体中的元素进入到等离子体中，元素受激发，受激发的元素不稳定，高能级电子向低能级跃迁，释放特定的发射谱线，通过检测谱线的波长与强度即可实现元素的定量检测，可应用于水样品中的重金属元素的检测，即此时液体通道内通入的是水样品；另一方面，由于放电通道中等离子体的温度较高，高温等离子体向外膨胀造成高压区域，则在流出的待处理液体处形成一个高温高压的环境，而水热法合成化学物质恰需要这种待处理液体高温高压的环境，即可在大气压下通过辉光放电实现水热法合成化学物质；
即本实施例所示的大气压辉光放电装置既可以利用辉光放电实现水样品中的重金属的检测，又可以利用辉光放电实现水热法合成相应的化学物质，且在辉光放电的过程中，冷却结构中的冷却液能够降低金属电极1的温度，提升了金属电极1的可靠性与耐久度，同时陶瓷绝缘体3的通孔31能够限制放电通道的漂移，保证了辉光放电的稳定性。
33.需要说明的是，本实施例所示的冷却液可以为冷却水，电源设备包括直流电源或交流电源，电源设备用于产生约50000v的高电压；金属电极1的材料可以为铜、镍、钨、银或钛等；陶瓷绝缘体3的材质包括氮化铝、氮化硅、碳化硅或氧化铝等。
34.其中，在利用本装置对水样品中的重金属元素进行检测时，需搭建光路以收集放电通道内的光信号，将光信号导入光学检测器中，光学检测器包括光纤光谱仪或单色仪等
35.进一步地，如图1和图2所示，本实施例所示的大气压辉光放电装置还包括：支架4；液体电极2设于支架4上，金属电极1可移动地设于支架4上，金属电极1用于朝向靠近液体电极2的一侧或远离液体电极2的一侧移动。
36.具体地，通过移动金属电极1，从而调节金属电极1与液体电极2之间的距离，以使得金属电极1与液体电极2之间的距离能够满足辉光放电的需求；其中，在利用本装置对水样品中的重金属元素进行检测或进行水热法合成化学物质的情况下，金属电极1与液体电极2之间的距离范围为1mm至8mm。
37.进一步地，可在陶瓷绝缘体3上设置散热片或半导体制冷片等，以降低放电过程中陶瓷绝缘体3的温度。
38.在一些实施例中，如图3至图7所示，本实施例所示的通孔31可以设置多个，通孔31的形状包括圆形或方形。
39.具体地，通孔31的形状既可以为圆形，又可以为方形，且通孔31的数量不作限定，在通孔31设有多个的情况下，多个通孔31既可以围成三角形，也可以围成五边形，多个通孔31的排布形式也不作限定，只要通孔31位于放电通道内即可。
40.在一些实施例中，如图1所示，本实施例所示的金属电极1呈管状，冷却结构形成于金属电极1内，金属电极1内用于通入冷却液。
41.具体地，在此实施例中，将金属电极1设置成管状，则在金属电极1内通入冷却液的情况下，冷却液能够吸收金属电极1在放电过程中产生的热量，从而降低金属电极1的温度。
42.在一些实施例中，如图1所示，本实施例所示的金属电极1与液体电极2垂直，液体电极2靠近金属电极1的中部设置。
43.具体地，放电通道位于金属电极1的中部与液体电极2之间，金属电极1的一端与水冷泵连通，金属电极1的另一端与水箱连通，水冷泵开启的情况下，冷却水在金属电极1内流动，从而由冷却水带走金属电极1产生的热量。
44.在一些实施例中，如图2所示，本实施例所示的冷却结构包括散热块5；散热块5内设有冷却腔，金属电极1伸入冷却腔内，冷却腔内用于通入冷却液。
45.具体地，在此实施例中，通过将金属电极1浸泡于冷却腔中的冷却液中，从而由冷却液吸收金属电极1在放电过程中产生的热量，进而降低金属电极1的温度。
46.在一些实施例中，如图2所示，本实施例所示的金属电极1的轴线与液体电极2的轴线重合，放电通道位于金属电极1与液体电极2相对的端面之间。
47.其中，如图1和图2所示，陶瓷绝缘体3可以呈片状，片状的陶瓷绝缘体3与金属电极
1及液体电极2垂直。
48.在一些实施例中，如图1和图2所示，本实施例所示的液体电极2包括毛细管电极21与导电套筒22；导电套筒22套设于毛细管电极21上，液体通道形成于毛细管电极21内，导电套筒22用于与电源设备电连接，毛细管电极21用于与液泵连通。
49.具体地，在导电套筒22与金属电极1通电的情况下，毛细管电极21内的待处理液体流出，可在待处理液体中添加如硝酸钾等电解质以提升液体的导电率，利用液体的导电性质，既可以实现水样品中的重金属元素的检测，也可以实现水热法合成化学物质；液泵控制毛细管电极21内待处理液体的流量范围为0.1-5.0ml/min。
50.其中，毛细管电极21的材质可以为石英、聚四氟乙烯或陶瓷等；导电套筒22的材质可以为石墨或贵金属。
51.在一些实施例中，如图1和图2所示，本实施例所示的大气压辉光放电装置还包括：储液容器6；储液容器6设于液体通道靠近金属电极1的一端，储液容器6用于承接待处理液体在放电通道内处理后得到的产物。
52.具体地，在利用本装置对水样品中的重金属元素进行检测时，水样品由毛细管电极21内缓慢流出，从而与放电通道内的等离子体接触并反应，并由光学检测器检测光谱信号；在利用本装置通过水热法合成化学物质时，待处理液体由毛细管电极21内缓慢流出，从而与放电通道内的等离子体接触并反应，由储液容器6对合成后得到的化学物质进行收集。
53.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。