一种并联电容式低温等离子体射流产生装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种并联电容式低温等离子体射流产生装置，该装置包括气瓶（1）、流量计（2）、中心中轴线方向设有金属电极（3）的空心介质管（4）、三通接头（5）、外部高压电源（6）、包含上极板（7）和下极板（8）的平板电容；其中，所述气瓶（1）通过流量计（2）后分别连接到所述三通接头（5）的第一输入接口，三通接头（5）的输出接口与空心介质管（4）的一端密封连接；外部高压电源（6）从三通接头（5）的第二输入接口连接所述金属电极（3）；所述平板电容的上极板（7）和金属电极（3）、外部高压电源（6）的正输出端相连，下极板（8）与外部高压电源（6）的接地端相连。本装置的射流以远高于气体流速的速度向介质管外传播，并携带有大量的带电粒子，活性粒子和UV光子等。
【专利说明】一种并联电容式低温等离子体射流产生装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及低温等离子体科学领域，尤其涉及一种低温等离子体射流发生装置。【背景技术】
[0002]近年来，大气压低温等离子体由于其特有的优势及其巨大的应用前景受到人们广泛的关注。其中，大气压低温等离子体射流装置可以在周围大气中产生等离子体射流，不会使受处理的物体受到等离子体放电间隙尺寸的限制，操作简便，且产生的气体温度低，活性高，成为国内外研究热点。大气压低温等离子体射流采用特殊电极结构，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，或直接在被处理物体内产生，形成大气压非平衡等离子体射流，然后利用其产生的各种自由基、带电粒子、紫外线等共同作用在被处理物体上，适用于材料表面处理，纳米结构制造及生物医学等领域。
[0003]在直流电源(DC)、交流电源(AC)、射频电源(RF)、微波电源(Microwave)、直流脉冲(DC-pulsed)电源等各种电源的驱动下，等离子体射流装置都能在大气环境中产生大气压低温等离子体射流。在现有驱动技术中，通常将电容、电阻串联到电路中，主要起控制施加在电极上的电压和放电电流的作用，选择不同的电阻和电容，可以调节放电电流，并控制射流产生的温度。在中频和高频交流高压电源驱动下，通常仅正半周期内有一个或少个射流放电脉冲产生，处理效率不高。
【发明内容】
[0004]技术问题:本发明的目的是针对上述现有技术，提供一种表面处理效率高的并联电容式低温等离子体射流产生装置。
[0005]技术方案:本发明的一种并联电容式低温等离子体射流产生装置包括气瓶、流量计、中心中轴线方向设有金属电极的空心介质管、三通接头、外部高压电源、包含上极板和下极板的平板电容；其中，所述气瓶通过流量计后分别连接到所述三通接头的第一输入接口，三通接头的输出接口与空心介质管的一端密封连接；外部高压电源从三通接头的第二输入接口连接所述金属电极；所述平板电容的上极板和金属电极、外部高压电源的正输出端相连，下极板与外部高压电源的接地端相连。
[0006]所述平板电容极板内部为金属导体，外面涂敷有一层绝缘材料，工作时，平板电容的极板面积、极板间距离和中间介质可以调节，但需保证极板间不发生放电，电容不被击穿；典型参数为平板电容上下极板间距为2-6cm左右，极板面积为10-50cm2，中间介质为空气，或陶瓷、玻璃等绝缘介质。
[0007]有益效果:本装置中平板电容和射流管并联，平板电容的储能使得射流管一个周期内可以形成多个脉冲放电，射流处理的效率提高。本装置工作时，外加电压不得使平板电容击穿或产生放电，同时，外加电压使得内部金属电极上的高电压和地之间形成强电场，在喷射出的惰性气体通道内产生气体放电，形成低温等离子体射流，射流以远高于气体流速的速度向介质管外传播，并携带有大量的带电粒子，活性粒子和UV光子等。【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明装置实施例1的结构示意图；
[0009]图2是本发明装置实施例1的有无平板电容放电效果示意图。(a)无电容(b)有电容；
[0010]图3是本发明装置实施例2的结构示意图；
[0011]图4是本发明装置实施例3的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
[0013]实施例1:如图1所示，本发明所述的并联电容式低温等离子体射流产生装置。该装置包括气瓶1、流量计2、中心中轴线方向设有金属电极3的空心介质管4、三通接头5、外部高压电源6、包含上极板7和下极板8的平板电容；其中，所述气瓶I通过流量计2后分别连接到所述三通接头5的第一输入接口，三通接头5的输出接口与空心介质管4的一端密封连接；外部高压电源6从三通接头5的第二输入接口连接所述金属电极3 ;所述平板电容的上极板7和金属电极3、外部高压电源6的正输出端相连，下极板8与外部高压电源6的接地端相连。所述平板电容极板内部为金属导体，外面涂敷有一层绝缘材料。平板电容上下极板间距为2-6cm左右，极板面积为10-50cm2，中间介质为空气，或陶瓷、玻璃等绝缘介质。
[0014]气瓶I中的工作气体为He，或Ne、Ar、Xe等惰性气体，或N2、O2、空气，或者上述各种气体的混合气体。外部高压电源6为高压交流电源；本实施例中高压电源6采用频率为1KHZ-20KHZ,电压为1KV-30KV的正弦高压电压。工作时，调节流量计2，工作气体从气瓶I中以一定的流速配出，通过三通接头5的第一接口喷入对应连接的空心介质管4内；外加电压不得使平板电容击穿或产生放电，而内部金属电极3和无限远地之间形成强电场，在喷射出的惰性气体通道内，产生气体放电，形成的等离子体射流以远高于气体流速的速度向空心介质管4外传播。平板电容的储能使得射流管一个周期内可以形成多个脉冲放电，射流处理的效率提高。有无平板电容时的放电效果示意图如图2所示。
[0015]实施例2:如图3所示，本发明所述的一种低温等离子体射流发生装置，包括气瓶1、流量计2、中心设有金属电极3的空心介质管4、三通接头5、包含上极板7和下极板8的平板电容、电阻9和电阻10 ;其中，所述空心介质管4的中心设有金属电极3 ;所述气瓶I连接流量计2后分别连接到所述三通接头5的第一输入接口，三通接头5的输出接口与空心介质管4的一端密封连接；外部高压电源6从三通接头5的第二输入接口连接所述金属电极3 ;所述平板电容的上极板7和金属电极通过电阻9和电容10和外部高压电源输出端相连，下极板8和高压电源的接地端相连。所述平板电容极板内部为金属导体，外面涂敷有一层绝缘材料。平板电容上下极板间距为2-6cm左右，极板面积为10-50cm2，中间介质为空气，或陶瓷、玻璃等绝缘介质。金属电极3与外部正弦高压电压通过电阻9和电容10组成的RC网络相连接，可通过调节电阻或电容的大小，调节等离子体射流的功耗、电流和温度，同时通过调节外部平板电容的距离、面积和中间介质提高射流处理的效率。
[0016]实施例3:如图4所示，本发明所述的一种低温等离子体射流发生装置，包括气瓶1、流量计2、中心设有金属电极3的空心介质管4、三通接头5、包含上极板7和下极板8的平板电容、介质管外壁设置的地电极11 ;其中，所述空心介质管4的中心设有金属电极3 ;所述气瓶I连接流量计2后分别连接到所述三通接头5的第一输入接口，三通接头5的输出接口与空心介质管4的一端密封连接；外部高压电源6从三通接头5的第二输入接口连接所述金属电极3 ;所述平板电容的上极板7和金属电极、外部高压电源输出端相连，下极板8、介质管外壁设置的地电极11和高压电源的接地端相连。所述平板电容极板内部为金属导体，外面涂敷有一层绝缘材料。平板电容上下极板间距为2-6cm左右,极板面积为10-50cm2,中间介质为空气，或陶瓷、玻璃等绝缘介质。
[0017]工作时，工作时，调节流量计2，工作气体从气瓶I中以一定的流速配出，通过三通接头5的第一接口喷入对应连接的空心介质管4内；外加电压不得使平板电容击穿或产生放电，而内部金属电极3和介质管外壁的地电极11之间形成强电场，在喷射出的惰性气体通道内，产生气体放电，形成的等离子体射流以远高于气体流速的速度向空心介质管4外传播。平板电容的储能使得射流管一个周期内可以形成多个脉冲放电，射流处理的效率提闻。
[0018]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种并联电容式低温等离子体射流产生装置，其特征在于该装置包括气瓶(I)、流量计(2)、中心中轴线方向设有金属电极(3)的空心介质管(4)、三通接头(5)、外部高压电源(6)、包含上极板(7)和下极板(8)的平板电容；其中，所述气瓶(I)通过流量计(2)后分别连接到所述三通接头(5)的第一输入接口，三通接头(5)的输出接口与空心介质管(4)的一端密封连接；外部高压电源(6)从三通接头(5)的第二输入接口连接所述金属电极(3)；所述平板电容的上极板(7)和金属电极(3)、外部高压电源(6)的正输出端相连，下极板(8)与外部高压电源(6)的接地端相连。
2.根据权利要求1所述的并联电容式低温等离子体射流产生装置，其特征在于:所述平板电容极板内部为金属导体，外面涂敷有一层绝缘材料，工作时，平板电容的极板面积、极板间距离和中间介质可以调节，但需保证极板间不发生放电，电容不被击穿；典型参数为平板电容上下极板间距为2-6cm左右，极板面积为10-50cm2，中间介质为空气，或陶瓷、玻璃等绝缘介质。
3.根据权利要求1所述的并联电容式低温等离子体射流产生装置，其特征在于:所述金属电极(3)与外部高压电源(6)之间连接电阻9和电容10串联组成的RC网络。
【文档编号】H05H1/26GK103491699SQ201310461302
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】杨兰兰, 屠彦, 郑姚生, 俞永波, 占建英, 户玎岚 申请人:东南大学