一种火花放电自激励喷射等离子体产生装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种火花放电自激励喷射等离子体产生装置，所述装置包括至少一微型放电腔，所述放电腔设有一喷孔，其特征在于，所述装置通过施加脉冲高压在微型放电腔内发生火花放电产生带电粒子，并在所述放电腔内瞬间升高的气压作用下，从放电腔的喷孔处喷射等离子体。该装置采用火花放电的形式，能够在没有外部吹气的条件下、在瞬间升高的气压的作用下产生高速喷射的等离子体。所述的喷射等离子体产生装置由于采用火花放电的形式，施加脉冲电压较高，等离子体获得的初始能量较大，导致等离子体喷射速度大，活性高，可适用于常压、高压环境。
【专利说明】—种火花放电自激励喷射等离子体产生装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及喷射等离子体产生装置【技术领域】，特别涉及一种火花放电自激励高速喷射等离子体产生装置。
【背景技术】
[0002]大气压等离子体射流是目前国际上等离子体应用领域的研究热点。由于其能够在开放空间、而不是如传统放电仅在放电间隙内产生等离子体，使得其在材料表面改性、食品存储、废气废水处理等众多领域尤其是生物医学方面具有广泛的应用。
[0003]目前，大气压等离子体射流产生装置主要采用介质阻挡放电(DielectricBarrier Discharge, DBD)、类介质阻挡放电(DBD-1ike)和单个电极放电的形式,通过吹气的方式将放电产生的等离子体带离放电间隙形成等离子体射流。工作气体主要包括惰性气体(如氦气、氩气)、氮气和空气等，射流的长度从几mm到十几cm，射流的气体温度从几百。C到常温。但是这几种等离子体射流产生装置都存在以下几个问题:一是需要外部吹气，装置结构复杂，体积大，携带不便；二是施加电压较低，产生的等离子体射流速度小，活性低。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术中存在的上述一个或多个技术问题，本发明公开了一种火花放电自激励喷射等离子体产生装置，所述装置包括至少一微型放电腔，所述放电腔设有一喷孔，其特征在于，所述装置通过施加脉冲高压在微型放电腔内发生火花放电产生带电粒子，并在所述放电腔内瞬间升高的气压作用下，从放电腔的喷孔处喷射等离子体。
[0005]该装置采用火花放电的形式，能够在没有外部吹气的条件下、在瞬间升高的气压的作用下产生高速喷射的等离子体。所述的喷射等离子体产生装置由于采用火花放电的形式，施加脉冲电压较高，等离子体获得的初始能量较大，导致等离子体喷射速度大，活性高，可适用于常压、高压环境。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0007]图1是本发明的一个实施例所示意的喷射等离子体产生装置的整体装配图。
[0008]图中，1.板电极，2.环电极，3.针电极，4.高分子化合物绝缘环，5.喷射孔，6.微型放电腔，7.螺孔，8.为与7相对应螺孔。
【具体实施方式】
[0009]以下，结合附图详细说明本发明一种火花放电自激励喷射等离子体产生装置的实现。
[0010]在一个实施例中，本发明公开了一种火花放电自激励喷射等离子体产生装置，所述装置包括至少一微型放电腔，所述放电腔设有一喷孔，所述装置通过施加脉冲高压在微型放电腔内发生火花放电产生带电粒子，并在所述放电腔内瞬间升高的气压作用下，从放电腔的喷孔处喷射等离子体。
[0011]就上述实施例而言，通过施加脉冲高压来引起火花放电，释放出大量气体分子，导致放电腔内气压急剧升高，在气压的作用下将等离子体带离放电腔，形成喷射等离子体，从而不需要外部吹气。同时，放电腔内部采用火花放电的形式，提高了间隙的放电电压，使产生的喷射等离子体获得更大的初始能量，发展速度大，活性高。
[0012]在另一个实施例中，所述大量带电粒子还在局部增强的电场的作用下，进一步加速所述等离子体的喷射速度。这样的话，与前述实施例相比，增加了附加的增强电场的约束能力。
[0013]在另一个实施例中，所述装置的气体介质为如下三种气体中任一或者其任意混合:空气、n2、sf6。任意混合可以是其中两两混合，也可以是三者混合，也可以是不同混合比例。进一步的，所述装置可以工作在常压(指气压)环境，也可以工作在高压环境。
[0014]在另一个实施例中，如图1所示，该喷射等离子体产生装置，包括上层板电极(I)、下层高分子化合物绝缘环(4)、和针电极(3)，所述放电腔具有一个喷孔，所述装置从放电腔的喷孔处喷射等离子体；且:所述喷孔位于上层，上层为接地的板电极，下层为圆筒形高分子化合物绝缘环且下层密封安装有正对喷孔的针电极；所述装置通过在针电极处施加脉冲高压使得微型放电腔内发生火花放电。
[0015]对于该实施例而言，放电腔内放电沿着针电极和板电极之间绝缘环表面进行，由于该微型放电腔内的火花放电，使得其中释放出大量气体分子，导致放电腔内气压急剧升高，在气压的作用下将等离子体带离放电腔，形成喷射等离子体，从而不需要外部吹气，简化了装置结构。
[0016]优选的，所述上下两层通过金属螺栓紧固。
[0017]优选的，在另一个实施例中，板电极呈圆板形结构。容易理解的，板电极也可以是其他正多边形。
[0018]更优选的，在所述板电极的几何中心处开设所述喷孔。更优选的，所述喷孔为圆台形的。更优选的，所述圆台靠近板电极表面一侧直径小，靠近针电极一侧直径大。更优选的，所述圆台的母线和下底面成45度角。
[0019]此外，靠近板电极外侧可以均匀分布若干螺孔(7)或其他连接形式的孔位，以便和高分子化合物绝缘环相连。如果为螺孔，相对应的，所述的高分子化合物绝缘环靠近外侧则均匀分布有若干相对应螺孔(8)，并通过沉头螺栓与板电极紧固在一起。优选的，绝缘环中心处设置所述微型放电腔(6)，且微型放电腔为圆筒形，放电腔下部用于密封安装针电极
(3)，比如采用螺孔的安装方式或其他安装方式。
[0020]在另一个实施例中，放电腔外侧开有一圆环形凹槽，用于安装环电极(2)。
[0021]对于该实施例而言，环电极的设计使得针电极和环电极之间存在额外的电场分量，即存在附加的电场，大大加强了针电极尖端和板电极喷孔处的局部电场，使得等离子体在放电腔内得到进一步加速。优选的，所述环电极的至少一个圆形截面的圆心位于喷孔和针电极之间，且所述圆心和针电极的尖端位于同一直线。这样既保证了结构的对称性，又能够确保所述附加的局部电场对等离子体的进一步加速作用。[0022]优选的，所述的针电极通过螺纹或其他连接方式与绝缘环密封连接。
[0023]本发明中，板电极和环电极可以选用不锈钢金属材料，针电极可以选用黄铜金属材料；高分子化合物绝缘环可以选用聚四氟乙烯或聚酰亚胺或其他高分子绝缘材料。
[0024]本发明的喷射等离子体产生装置的工作气体介质可以选用以下三种气体中的任一或者其任意混合:空气(以纯净的空气更佳)、n2、sf6。
[0025]在另一个实施例中，涉及到装置的延伸结构，用于说明本发明的实施范围:所述装置中，微型放电腔可以是多个，相应的，环电极、针电极也自然可以是多个。
[0026]另外，喷孔的数量可任意增减，对应的喷射等离子体产生数目也随之改变。
[0027]本发明给出的上述实施例仅用于说明本发明，但并不用于限制本发明的实施范围，凡是本发明技术方案所限定的内容均属于本发明的保护范围。
[0028]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】
1.一种火花放电自激励喷射等离子体产生装置，所述装置包括至少一微型放电腔，所述放电腔设有一喷孔，其特征在于，所述装置通过施加脉冲高压在微型放电腔内发生火花放电产生带电粒子，并在所述放电腔内瞬间升高的气压作用下，从放电腔的喷孔处喷射等离子体。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述带电粒子还在局部增强的电场的作用下，进一步加速所述等离子体的喷射速度。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述装置的气体介质为如下三种气体中任一或者其任意混合:空气、N2、SF6。
4.根据权利要求1至3任一所述的装置，所述装置包括至少一个具有喷孔的微型放电腔，所述装置从放电腔的喷孔处喷射等离子体，其特征在于: 所述放电腔包括上下接触的两层，所述喷孔位于上层，上层为接地的板电极，下层为圆筒形高分子化合物绝缘环且下层密封安装有正对喷孔的针电极； 所述装置通过在针电极处施加脉冲高压使得微型放电腔内发生火花放电。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于:所述放电腔的外侧开有一圆环形凹槽，所述装置还包括至少一个与板电极连接的环电极，环电极为圆筒形且嵌入所述圆环形凹槽。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于:所述喷孔处为一圆台结构，所述圆台靠近板电极表面一侧直径小 ，靠近针电极一侧直径大。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于:所述上下两层通过金属螺栓紧固。
8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于:所述板电极和环电极选用不锈钢金属材料，针电极选用黄铜金属材料；高分子化合物绝缘环选用聚四氟乙烯或聚酰亚胺或其他高分子绝缘材料。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于:所述环电极的至少一个圆形截面的圆心位于喷孔和针电极之间，且所述圆心和针电极的尖端位于同一直线。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于:优选的，所述圆台的母线和下底面成45度角。
【文档编号】H05H1/26GK104023461SQ201410225853
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2014年5月26日
【发明者】刘轩东, 刘善红, 张乔根, 铁维昊 申请人:西安交通大学