专利名称：低真空状态下的冷等离子体辉光放电发生器的制作方法
技术领域：
本发明属于等离子体发生器领域，具体涉及一种低真空状态下的冷等离子体辉光放电发生器。
背景技术：
近年来，等离子体技术的应用涉及到各个领域，其物理与化学应用已经是一个具有全球影响的重要科学与工程，对高科技经济的发展及传统工业的改造能产生巨大的影响。目前，冷等离子体技术已广泛应用于半导体制造、材料改性、废物处理、聚合物薄膜制备、农业增产等领域。目前国内有关冷等离子体发生器专利基本均为常压下的等离子体发生器，包括射频辉光放电(CN1812686A、CN1859825A、CN101083868A、CN101835339A、CN102573264A、CN2571127Y、CN2604846Y、CN2682772Y)、电容耦合辉光放电(CN1708204A)、接触辉光放电(CN1642383A)、介质阻挡放电(CN1819737A、CN1921250A、CN101415292A、CN101835336A、CN102333411A、CN201004732Y)、电晕放电(CN1452448A、CN102656953A)等。此外，也有真空电弧放电等离子体发生器(CN1934914A)，但低真空条件下的辉光放电等离子体发生器专利未见公开，且现有设备多是采用传导电流，造成仪器温度升高，需要增加冷却介质或结构才能控制装置内的温度。现有等离子体处理设备多较简易，无法实现批量连续处理，用在实验室尚可，用于实际生产则凸显出其效率低的不足，在一定程度上制约了等离子体处理设备的产业化。另外`，现有放电装置结构局限，产生的等离子体活性粒子的质量不高。2005年我们在世界上首次发现了冷等离子体能与生物大分子产生互作用，使生物大分子产生能量的跃迁，具体表现在作物生理活性大大加强，潜在抗逆基因得到表达，提高了作物的生长活力和抗逆性能。
发明内容
解决的技术问题为了提升冷等离子体发生器的冷等离子体活性粒子的质量，提高冷等离子体改性处理设备的工作效率，本发明提供一种基于容抗放电的冷等离子体辉光放电发生器，将其置于低真空腔体内，通过金属悬浮屏蔽的极板结构，经位移电流产生的冷等离子体对物料连续处理。技术方案低真空状态下的冷等离子体辉光放电发生器，包括等离子体处理装置，所述装置设于真空度可调的腔体内，该装置包括绝缘支架、放电装置、主动辊、从动辊、压辊和传送带，主动辊和从动辊通过轴承分别设于绝缘支架的两端，传送带设于主动辊和从动辊之上，压辊通过轴承设于绝缘支架一端，将传送带压紧于主动辊上，放电装置设于绝缘支架上，传送带从放电装置的内部穿过；所述放电装置包括平行设置的上下两块极板，每块极板设有金属悬浮屏蔽外壳，极板与金属悬浮屏蔽外壳之间填充有绝缘材料，两块极板相对两面的间距为1. 5 10cm，传送带从两个极板之间穿过，每个极板上设有极板接头，所述极板接头通过射频输出线与射频源连接。所述极板接头与极板的连接处设有绝缘材料。所述射频源为双输出供电装置，所述双输出供电装置包括交流电源和变压器，所述变压器仅原边接地，副边输出端经绝缘保护后与负载连接，所述负载为放电装置。所述绝缘材料为聚四氟乙烯、陶瓷或丙烯。所述腔体的真空度为9(Tl80pa。所述从动辊设置有张紧装置。所述腔体、极板、金属悬浮屏蔽外壳为不锈钢材料。所述主动辊、从动辊及压辊的轴芯均为不锈钢材料，外敷绝缘橡胶层。所述传送带为天然高分子材料，所述天然高分子材料为棉、麻、亚麻或丝类制品。所述真空度可调的腔体内为工作气体，所述气体为空气、氩气、氧气、氦气或氮气中的一种或任意几种气体的混合物。有益效果该装置是目前唯一的能够产生与生物大分子相互作用的冷等离子体发生装置，通过对放电装置中的极板结构改进，增加了金属悬浮屏蔽外壳和绝缘填充材料，阻止了极板与腔体内壁之间的放电，并使其产生位移电流，增强了等离子体的活性，实现了悬浮屏蔽；区别于以往的传导电流，本发明的结构避免了极板与腔体间通过电流而发热，因此不需要增加冷却介质或结构就能控制装置内的温度在较低的范围，同时增加了真空紫外光的能量密度。通过极板间距的调节，可以得到合适的真空紫外光光子的密度。区别于现有的常压辉光放电、电晕放电、DBD介质阻挡放电、索梯放电、滑动电弧放电等等离子体发生装置，低真空状态下的冷等离子体辉光放电发生器所产生的活性粒子能量较高，例如以氩氢(体积比1:3)混合气体作为介质在低真空状态下进行辉光放电，所产生的活性粒子能量达到f20ev，与生物大分子中电子能量处于同一能级，使得冷等离子体与生物大分子互作用成为可能，这一特征是目前其它等离子体放电装置所无法比拟和取代的。同时本装置在两平行极板之间设置传送带，物料可以在传送带上实现连续传送，使等离子体处理设备的自动化程度进一步提高，提升处理效率，使以工业化生产的方式处理物料成为可能，给冷等离子体处理行业带来更广阔的发展空间。
图1是低真空状态下的冷等离子体辉光放电发生器结构示意图，1-绝缘支架，2-放电装置，3-主动辊，4-从动辊，5-压辊，6-传送带，2-2-上极板接头；
图2是放电装置首I]面结构布置不意图，2-1-上极板,2_2_上极板接头，2_3_下极板，2-4-下极板接头，2-5-腔体；
图3是放电装置极板结构示意图，6-传送带，7-极板，8-金属悬浮屏蔽外壳，9-绝缘材料，10-极板接头，11-射频源；
图4为本发明与现有设备的工作状态对比图，图A为本发明设备的工作状态，图B为现有技术设备的工作状态；由图中可以看出，现有技术的极板与腔体间放电发热，而本装置避免了极板与腔体间通过电流而发热；
图5为本发明供电装置电路示意图，图中12-交流电源，13-变压器，14-负载。双输出工作原理双输出的工作原理与常规的变压器工作原理类似，原副边共地是为了信号或能量传递的稳定性和抗干扰能力。但在实际工作中因为原边与副边共地，造成的射频电场不平衡无法消除，必然产生自偏压而产生直流电场造成的离子轰击，二片电极必然会通过传导电流。所以我们取消了共地联接后采用双输出接口，其输出的功率是没有改变的，在常压下无任何影响。其屏蔽保护仍采用接地法。只是到了真空腔体内传输保护双输出的屏蔽均为悬浮状，包括对极板的金属悬浮屏蔽。约束了只有二片电极板之间才能放电，保证了位移电流的产生。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。实施例1 :
低真空状态下的冷等离子体辉光放电发生器，如图1所示，包括等离子体处理装置，所述装置设于真空度9(Tl80pa的不锈钢腔体内，腔体内的真空度由真空泵控制，腔体内为工作气体，所述气体为空气、氩、氧、氦或氮中的一种或任意几种的混合物，该装置包括绝缘支架1、放电装置2、主动辊3、从动辊4、压辊5和传送带6，绝缘支架由不锈钢板折弯焊接而成，外敷绝缘材料，主动辊3、从动辊4及压辊5的轴芯均为不锈钢材料，外敷绝缘橡胶层,传送带6为天然高分子材料，以便建立一个强电场，所述天然高分子材料为棉、麻、亚麻或丝类制品，主动辊和从动辊通过轴承分别设于绝缘支架的两端，传送带设于主动辊和从动辊之上，压辊通过轴承设于绝缘支架一端，将传送带压紧于主动辊上，以保证工作时传送带不打滑，所述从动辊4设置有张紧装置。放电装置设于绝缘支架上，如图2、3所示，传送带从放电装置的内部穿过；所述放电装置2包括平行设置的两块不锈钢极板7，每块极板均半包覆有不锈钢金属悬浮屏蔽外壳8，所述的半包覆结构如图2、3所示，该包覆结构使两块极板仅留有裸露的相对面，极板与金属悬浮屏蔽外壳所形成的空间内填充有聚四氟乙烯、陶瓷或丙烯，填充物与极板、外壳之间不留间隙，两块极板相对两面的间距为1. 5 10cm，传送带从两个极板之间穿过，每个极板上设有极板接头10，所述极板接头通过射频输出线与射频源连接。所述极板接头10与极板的连接处亦设有绝缘材料，避免连接处漏电。如图5所示，射频源为双输出供电装置，所述双输出供电装置包括交流电源12和变压器13，所述变压器仅原边接地，副边输出端经绝缘保护后与放电装置2连接。由图4中可以看出，现有技术的极板与腔体间放电发热，而本装置避免了极板与腔体间通过电流而发热。将本装置上下极板接通13. 56MHz的双输出射频源，即可在极板间产生均匀稳定的等离子体，以氩氢(体积比1:3)混合气体作为工作气体为例，在低真空状态下进行辉光放电，所产生的活性粒子能量达到l 20ev。
实施例2
如图1所示，低真空状态下的冷等离子体辉光放电发生器，包括绝缘支架1、放电装置
2、主动辊3、从动辊4、压辊5、传送带6等六个部分组成所述绝缘支架由不锈钢板折弯焊接而成，外敷绝缘材料，两块极板平行固定在绝缘支架上；主动辊、从动辊及压辊通过轴承座安装在绝缘支架上，可以顺畅转动；传送带缠绕在主动辊和从动辊上，压辊将传送带紧压在主动辊上，以保证工作时传送带不打滑。如图1所示，主动辊3、从动辊4及压辊5的轴芯均为不锈钢原料加工而成，外敷绝缘橡胶层。如图1所示，从动辊3设置有张紧装置。设备使用一段时间后传送带可能变松，调整张紧装置上的螺栓可重新张紧传送带。另外，通过调整张紧装置还可防止传送带跑偏。如图1所示，传送带6为天然高分子材料，以便建立一个强电场。如图2所示，上极板2-1和下极板2-3平行相对布置，传送带从二者之间的腔体2-5穿过，上下极板上各有一个极板接头，便于通过射频输出线与射频源连接。将本装置上下极板接通13. 56MHz的双输出射频源，即可在极板间产生均匀稳定的等离子体，如图1所示。配以相应的自动上下料装置即可实现冷等离子体的连续处理。以氩氢(体积比1:3)混合气体作为工作气体在低真空状态下进行辉光放电，所产生的活性粒子能量达到I 20ev。
权利要求
1.低真空状态下的冷等离子体辉光放电发生器，其特征在于包括等离子体处理装置，所述装置设于真空度可调的腔体内，该装置包括绝缘支架(1)、放电装置(2)、主动辊(3)、从动辊(4)、压辊(5)和传送带(6)，主动辊和从动辊通过轴承分别设于绝缘支架的两端，传送带设于主动辊和从动辊之上，压辊通过轴承设于绝缘支架一端，将传送带压紧于主动辊上，放电装置设于绝缘支架上，传送带从放电装置的内部穿过；所述放电装置(2)包括平行设置的上下两块极板(7)，每块极板设有金属悬浮屏蔽外壳(8)，极板与金属悬浮屏蔽外壳之间填充有绝缘材料(9)，两块极板相对两面的间距为1. 5 10cm，传送带从两个极板之间穿过，每个极板上设有极板接头(10)，所述极板接头通过射频输出线与射频源连接。
2.根据权利要求1所述的低真空状态下的冷等离子体辉光放电发生器，其特征在于所述极板接头(10)与极板的连接处设有绝缘材料。
3.根据权利要求1所述的低真空状态下的冷等离子体辉光放电发生器，其特征在于所述射频源为双输出供电装置，所述双输出供电装置包括交流电源(12)和变压器(13)，所述变压器仅原边接地，副边输出端经绝缘保护后与负载(14)连接，所述负载为放电装置(2)。
4.根据权利要求1或2所述的低真空状态下的冷等离子体辉光放电发生器，其特征在于所述绝缘材料为聚四氟乙烯、陶瓷或丙烯。
5.根据权利要求1所述的低真空状态下的冷等离子体辉光放电发生器，其特征在于所述腔体的真空度为90~180pa。
6.根据权利要求1所述的低真空状态下的冷等离子体辉光放电发生器，其特征在于所述从动辊(4)设置有张紧装置。
7.根据权利要求1所述的低真空状态下的冷等离子体辉光放电发生器，其特征在于腔体、极板、金属悬浮屏蔽外壳为不锈钢材料。
8.根据权利要求1所述的低真空状态下的冷等离子体辉光放电发生器，其特征在于所述主动辊(3)、从动辊(4)及压辊(5)的轴芯均为不锈钢材料，外敷绝缘橡胶层。
9.根据权利要求1所述的低真空状态下的冷等离子体辉光放电发生器，其特征在于所述传送带(6)为天然高分子材料,所述天然高分子材料为棉、麻、亚麻或丝类制品。
10.根据权利要求1所述的低真空状态下的冷等离子体辉光放电发生器，其特征在于所述真空度可调的腔体内为工作气体，所述气体为空气、氩气、氧气、氦气或氮气中的一种或任意几种气体的混合物。
全文摘要
低真空状态下的冷等离子体辉光放电发生器，包括等离子体处理装置，所述装置设于真空度可调的腔体内，该装置包括绝缘支架、放电装置、主动辊、从动辊、压辊和传送带，主动辊和从动辊通过轴承分别设于绝缘支架的两端，传送带设于主动辊和从动辊之上，压辊也通过轴承设于绝缘支架一端，将传送带压紧于主动辊上，放电装置设于绝缘支架上，传送带从放电装置的内部穿过。本装置通过对放电装置中的极板结构改进，增加了金属悬浮屏蔽外壳和绝缘填充材料，阻止了极板与腔体内壁之间的放电，并使其产生位移电流，增强了等离子体的活性。
文档编号H05H1/46GK103052251SQ201210520969
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者邵汉良, 董元华, 钱海波, 缪琴 申请人:常州中科常泰等离子体科技有限公司, 中国科学院南京土壤研究所