一种产生大面积冷等离子体的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及等离子体应用领域，特别涉及一种产生大面积冷等离子体的装置。
【背景技术】
[0002]沿面介质阻挡放电能够在常压下产生具有高能量电子的非平衡等离子体，目前在聚合物材料的表面改性、工业臭氧合成、高效率紫外线灯、大面积平板等离子体平面显示、环境保护、医疗灭菌和临床治疗等方面获得了广泛的研究和应用。
[0003]在上述等离子体运用领域中，等离子体中的活性粒子起着非常重要的作用。例如，N0自由基在医学领域中往往起着关键作用，人体的许多疾病，如皮肤癌、慢性溃疡等疾病，都与体内N0自由基失衡密切相关，外生的N0自由基可以弥补体内N0的不足，从而达到治疗效果；0H自由基对细菌的细胞的脂类、蛋白质尤其是包含金属的蛋白质结合物、DNA中的糖基有破坏作用，可以起到杀菌作用。然而在实际研究中，等离子体中的活性粒子是否能有效地作用于被处理物是研究者所关注的重点。由于活性粒子的寿命短，活性粒子的产生效率与活性粒子传质在实际运用中至关重要。例如在空气中，活性粒子的扩散率较低，很容易与其它物质产生反应，消耗量大，不利于其作用到被处理物表面。这就要求实际运用的装置能够促进活性粒子传质。
[0004]大气压冷等离子体通常的产生方式有介质阻挡放电与射流放电。常见的沿面介质阻挡放电发生器产生的等离子体是由大量的微放电通道组成，外观上比较均匀的“丝状放电”。介质阻挡放电中，沿面介质阻挡放电是一种新的结构形式。沿面型介质阻挡放电在沿介质表面的放电空间所受限制较少，可以在介质表面产生大面积的等离子层，但是其产生的等离子体均匀性不够。由于沿面介质阻挡放电是在空气环境下进行，在空气中活性粒子扩散率较低、活性粒子容易与空气中的其它物质反应，使得活性粒子产生效率不高、从而不利于活性粒子传质，其运用于等离子医学等领域的效果不好。等离子体射流是利用气流和电场的作用使放电区域产生的等离子体从喷管或孔口中喷出，在无固体边界约束的外界气体环境中朝向工作区域定向流动的一种方法。这种方法不仅能实现放电区域与工作区域分离，而且使得其产生的等离子体活性粒子种类多、浓度大、传递距离远、作用于处理物表面具有很好的效果，但是其产生的等离子体面积较小，较难满足实际运用中处理大面积物质的要求。虽然多射流阵列等离子源可以满足实际运用中对于大面积均匀等离子体的需求，但是形成多阵列射流等离子体的实际操作很困难，耗气量很大并且每一根射流等离子体的均匀性难以保证。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明公开了一种产生大面积冷等离子体的装置。
[0006]所述装置包括:网状或条状的外电极、网状或条状的内电极、带有微孔阵列的介质板、高压电源和气室；
[0007]所述气室用于储存放电所需的给料气体，气室与介质板相接，所述气室中的给料气体通过介质板上的微孔阵列流出，进入到等离子体区域产生活性粒子；
[0008]所述内电极与外电极布置于介质板内外两侧，介质板上的微孔阵列位于内外电极的条状或网状间隙中间；在高压电源的激励下，外电极产生沿面放电与射流放电相结合的等离子体。
[0009]本发明所述的装置在等离子体运用领域中具有以下优点:
[0010](1)等离子体化学活性更高。所述装置的结构为通入不同气体以调剂等离子体化学提供了条件，使得等离子体中的活性粒子成分改变，从而适用于不同的应用领域；因为不同气体放电所含的活性粒子种类和浓度均有差异，比如，他+02混合气体放电时R0S含量更高，He+Air混合气体放电时RNS含量更高。
[0011 ] (2)促进活性粒子传质。在稀有气体中，活性粒子的扩散率远高于空气且不易反应消耗；而实际应用中被处理物通常在一定距离之外，稀有气体的气流能使等离子体中的活性粒子更好地与处理物表面接触并反应；
[0012](3)降低放电电压。稀有气体放电电压较低，从而降低了对电源激励的要求和对放电反应装置的损害，有利于提高装置的安全性；
[0013](4)降低发热。稀有气体的气流导热性非常好，使得装置更加适应于处理热敏感物质且有利于保持放电稳定性和精确控制等离子体化学，此外还能够延长装置的使用寿命；
[0014](5)放电面积更大，均匀性更好。介质板上的阵列式微孔有气体放电产生的种子电子，种子电子能促进周围区域放电，使得放电区域不仅仅局限于外电极的边缘区域，也存在于网状电极的网格中心区域或是条状电极的电极单元之间，从而有效地增大了放电面积并提高了放电均匀性。
【附图说明】
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[0015]图1是本发明一个实施例的结构原理图；其中包括内电极101、介质板102、外电极103、阵列式微孔104、气室105、通气口 106 ；
[0016]图2是本发明一个实施例中所述内外电极结构图；其中图2(a)为所述条形状内电极结构；图2(b)为所述网状外电极结构。
【具体实施方式】
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[0017]下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步的说明:
[0018]在一个实施例中公开了了一种产生大面积均匀冷等离子体的装置:
[0019]所述装置包括:网状或条状的外电极、网状或条状的内电极、带有微孔阵列的介质板、高压电源和气室；
[0020]所述气室用于储存放电所需的给料气体，气室与介质板相接，所述气室中的给料气体通过介质板上的微孔阵列流出，进入到等离子体区域产生活性粒子；
[0021 ] 所述内电极与外电极布置于介质板内外两侧，介质板上的微孔阵列位于内外电极的条状或网状间隙中间；在高压电源的激励下，外电极产生沿面放电与射流放电相结合的等呙子体。
[0022]具体的，如图1所示的一种产生大面积冷等离子体的装置，包括内电极101、介质板102、外电极103、阵列式微孔104、气室105、通气口 106。
[0023]本实施所述装置能够产生大面积、均匀、接近室温的等离子体，通过控制气室中给料气体的成分与流速，可以调控等离子体化学，提高所需活性粒子的产生效率，促进活性粒子传质作用于等离子体之外的被处理物，并降低放电电压与温升，从而更加适用于生物医学、材料表面处理、环境保护等应用领域。
[0024]在一个实施例中，所述高压电源在内电极与外电极之间施加高电压；当外电极为网状电极时，在外电极网孔边缘及中心产生等离子体；当外电极为条状电极时，在外电极条状间隙区域产生等离子体。
[0025]如图2所示的内外电极结构图；其中图2(a)为所述条形状内电极结构；图2(13)为所述网状外电极结构。
[0026]更优的，所述条形内外电极采用条形梳状电极结构；网状内外电极采用六边形蜂窝网状电极结构。
[0027]在一个实施例中，所述内电极与外电极由铜、铁或其它导电金属制成。
[0028]在更具体的一个实施例中，所述内电极和外电极选用铜制成。
[0029]在一个实施例中，根据内电极与外电极结构的不同，所述介质板在条状电极的间隙或是网状电极的网孔中心穿凿有直径相等、分布均匀的微孔阵列；
[0030]所述微孔的直径介于0.5?2mm之间；
[0031]所述制作介质板的材料包括聚四氟乙烯、PVC、陶瓷或其它绝缘材料；
[0032]所述介质板的厚度介于0.5?3mm之间。
[0033]进一步的，所述介质板的微孔直径为1mm ;所述介质板由聚四氟乙烯制成；所述介质板的厚度为2mm。
[0034]在本实施例中，介质板上的阵列式微孔有气体放电产生的种子电子，种子电子能促进周围区域放电，使得放电区域不仅仅局限于外电极的边缘区域，也存在于网状电极的网格中心区域或是条状电极的电极单元之间，从而有效地增大了放电面积并提高了放电均匀性。
[0035]在一个实施例中，所述内电极布置于所述介质板朝向气室的一侧，使用热恪胶密封或是选择其它措施保证内电极中的各个网状或条状单元之间绝缘，避免在气室内部产生放电；
[0036]所述外电极通过铜块固定，，或是其他固定方式固定于介质板朝向外界空气的一侧。
[0037]在本实施例中，所述铜块使用螺丝刀将带螺口的铜块拧紧固定于放置有外电极的介质板上。
[0038]在一个实施例中，所述装置还包括有气体管道、储气罐和流量控制器；所述储气罐通过气体管道与气室相连接，所述流量控制器位于储气罐与气室之间；
[0039]所述储气罐通过气体管道向气室提供给料气体；流量控制器用于控制给料气体的流速。
[0040]在本实施例中，通过控制气室中给料气体的成分与流速，可以调控等离子体化学，提高所需活性粒子的产生效率，促进活性粒子传质作用于等离子体之外的被处理物，并降低放电电压与温升，从而更加适用于生物医学、材料表面处理、环境保护等应用领域。[0041 ] 在一个实施例中，所述给料气体中的气体包括氦气、氩气及其它种类的稀有气体，以及这些稀有气体与氧气、氮气、空气的混合气体；所述流量控制器还用于控制给料气体中气体的种类，从而在等离子体中产生不同种类与剂量的活性粒子，满足不同应用的差异化需求。
[0042]本实施例所述的稀有气体，能够使活性粒子的扩散率远高于空气且不易反应消