專利名稱：常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種等離子體發(fā)生器，尤指常壓下射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器。
背景技術(shù)：
等離子體技術(shù)是在近年才迅速發(fā)展起來的，并已得到廣泛的應(yīng)用，例如可用于(1)微電子工業(yè)硅片清洗，替代目前的酸和去離子水清洗。(2)清洗所有的生化污染表面，包括被生化武器污染的表面和空間。(3)替代濕化學(xué)法，可用于制藥和食品行業(yè)原位消毒。(4)用于醫(yī)療器件消毒和皮膚病的治療。(5)用于清洗放射性材料表面，試驗(yàn)證明等離子體技術(shù)是目前唯一可行的手段，而目前世界上的廢棄放射性材料只能填埋處理。(6)食品保鮮殺菌。(8)紡織企業(yè)衣料改性。(9)刻蝕金屬、半導(dǎo)體和電介質(zhì)材料等。
在空氣中，要使氣體擊穿電離產(chǎn)生等離子體需要幾千伏的高壓。目前生成等離子體主要有兩種方式一種是利用電弧產(chǎn)生等離子體，電弧放電時(shí)氣體溫度將高達(dá)3000℃以上，產(chǎn)生的直流熱平衡等離子體炬，可用于金屬的切割、焊接和表面噴涂。但高溫的等離子體炬也限制了它的用途，因?yàn)樗鼤?huì)燒毀所有面對(duì)的物品。另一種方式是利用電暈放電產(chǎn)生等離子體，但電暈放電難以產(chǎn)生均勻大面積等離子體，在幾千伏的高壓下，電流范圍僅為微安培量級(jí)，一般只是用來產(chǎn)生臭氧作消毒用?，F(xiàn)有的等離子體技術(shù)要使氣體在非高壓下?lián)舸┊a(chǎn)生等離子體，并維持穩(wěn)定大面積非熱放電，只能在真空室中進(jìn)行，從而限制了它的應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，能在大氣壓下穩(wěn)定工作并能產(chǎn)生多孔噴出的冷等離子體束流，從而為等離子體技術(shù)在清洗、殺菌、消毒等廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了道路。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，包括一外殼，該外殼一端封閉，另一端設(shè)有噴口，其特征在于于該外殼內(nèi)設(shè)有射頻電極和包覆在該射頻電極外圍的地電極，以及直流加速電極。該射頻電極與地電極之間設(shè)有絕緣體，直流電極和地電極之間也設(shè)有絕緣體，該射頻電極與地電極之間設(shè)有射頻放電區(qū)間，該直流電極與該地電極之間設(shè)有直流加速段。該射頻放電區(qū)間一端通過絕緣材料通氣孔與進(jìn)氣導(dǎo)管相通，該進(jìn)氣導(dǎo)管與供氣源連通，另一端通過地電極的多孔噴口進(jìn)入直流加速段，經(jīng)射頻電離后的等離子體再通過直流加速段，經(jīng)過進(jìn)一步電離和加速后由直流電極的多孔噴口和外殼噴口噴出。
所述的常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，其特征在于于該外殼內(nèi)設(shè)有射頻電極和地電極，地電極包覆在該射頻電極外圍，該直流電極包覆在該地電極外圍，該射頻電極，地電極和直流電極均為中空的圓筒形，該射頻電極的內(nèi)腔與進(jìn)氣導(dǎo)管連通，該射頻電極與地電極之間設(shè)有圓筒形絕緣體，該絕緣體設(shè)有一沿其軸向貫通的長(zhǎng)條形貫通槽，該貫通槽形成射頻放電區(qū)間，該射頻電極周壁上對(duì)應(yīng)該貫通槽設(shè)有多數(shù)通氣孔，該地電極周壁上設(shè)有多數(shù)對(duì)應(yīng)該貫通槽的噴口；該地電極與該直流電極之間設(shè)有圓筒形絕緣體，該絕緣體設(shè)有一與上述對(duì)應(yīng)的沿其軸向貫通的長(zhǎng)條形貫通槽，在該貫通槽形成直流加速段對(duì)等離子體進(jìn)一步加速和電離，該直流電極周壁上對(duì)應(yīng)該貫通槽設(shè)有多數(shù)噴口。
所述的常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該外殼內(nèi)設(shè)有射頻電極，地電極和直流電極，地電極包覆在該射頻電極外圍，該射頻電極與地電極之間設(shè)有絕緣體，該射頻電極包括互相連接的中空的小徑段、過渡段及大徑段，該小徑段為外徑較小的圓筒形，該過渡段為喇叭形，該大徑段為外徑較大的圓筒形，該大徑段具有周壁和端壁，于該大徑段的端壁上設(shè)有多數(shù)貫通孔，該小徑段的內(nèi)腔與進(jìn)氣導(dǎo)管連通，該地電極為圓筒形且具有與該射頻電極對(duì)應(yīng)的周壁和端壁，該射頻電極與地電極之間設(shè)有絕緣體，該絕緣體在相對(duì)該射頻電極的端壁與該地電極的端壁之間設(shè)有一與上述貫通孔相對(duì)應(yīng)的一通孔，在該通孔形成射頻放電區(qū)間，該地電極的端壁上對(duì)應(yīng)設(shè)有多數(shù)噴口；該直流電極是帶有多孔的金屬圓板構(gòu)成，該直流電極與該地電極的端壁平并設(shè)有與該地電極相應(yīng)的通孔，該直流電極與該地電極之間也設(shè)有絕緣體，該絕緣體在地電極的端壁與直流電極之間設(shè)有一與上述射頻放電區(qū)貫通的對(duì)應(yīng)通孔，在該通孔形成直流加速段，該直流電極有帶有噴口的絕緣材料包覆。
所述的常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該射頻電源是13.56MHz或27.12MHz的射頻電源。
所述的常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該等離子體放電是在正常大氣壓下進(jìn)行的，并且是有射頻低電壓擊穿氣體，氣體被射頻擊穿時(shí)的均方根電壓為50伏至250伏范圍。
所述的常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，其特征在于經(jīng)射頻源擊穿后的氣體形成等離子體，該等離子體再經(jīng)直流加速段進(jìn)一步電離和加速后向外噴出，直流電源的功率小于500W。
所述的常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該供氣源所供氣體是氬氣或氦氣。
所述的常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該供氣源所供氣體是氬氣或氦氣與少量的反應(yīng)氣體或液體的混合氣體。
所述的常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該部分反應(yīng)氣體可通過直流電極和地電極之間的絕緣材料內(nèi)的通氣孔引入。
所述的常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該射頻電極，地電極和直流電極分別設(shè)有多孔噴口。
所述的常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，當(dāng)其功率超過300瓦時(shí)，可在該射頻電極，地電極和直流電極外圍分別設(shè)冷卻循環(huán)水管。
本實(shí)用新型的常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器能在大氣壓下穩(wěn)定工作，其優(yōu)點(diǎn)是1，采用射頻電源在常壓下能產(chǎn)生均勻大面積的冷等離子體，過去此類冷等離子體只能在真空室里發(fā)生。2，采用直流電源所提供的直流偏壓電場(chǎng)對(duì)所產(chǎn)生的冷等離子體進(jìn)一步電離加速。3，在該射頻電極，地電極和直流電極分別設(shè)有多孔噴口，以便提高噴出等離子體束流的面積。4，不但能用氦氣作為載入工作氣體，而且可以用氬氣作為載入工作氣體，并可以添加其它任何反應(yīng)氣體和液體成份。5，部分反應(yīng)氣體可通過直流電極和地電極之間的絕緣材料內(nèi)的通氣孔引入。6，其噴出的等離子體束流溫度通常小于200攝氏度，而噴出束流中幾乎不含有離子成份。7，直接可以采用13.56MHz或27.12MHz的射頻電源來激發(fā)放電，其擊穿放電時(shí)的均方根電壓僅為50伏至250伏之間，因此它不同于高壓電暈放電，起輝頻率范圍為1至100千赫茲，起輝均方根電壓為1至5千伏。
本實(shí)用新型的常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器可噴出含有大量的亞穩(wěn)態(tài)的活性成份的冷等離子體束流，由于是在大氣壓下，因此該束流幾乎不含有離子成份。本發(fā)明的主要用途是通過噴出的含有大量活性成份的大面積等離子體束流，可用于清洗所有有機(jī)物質(zhì)所帶來的表面污染和生物病毒和細(xì)菌所造成的表面污染，例如，用氧氣作為反應(yīng)氣體時(shí)，其活性氧能很快與有機(jī)和生物體反應(yīng)形成二氧化炭和水，由于束流溫度較低，所以用它對(duì)被污染物體表面進(jìn)行清洗和滅菌時(shí)不會(huì)對(duì)基底造成破壞，也不會(huì)帶來二次污染。通過改變不同的反應(yīng)氣體，可用于對(duì)物體表面進(jìn)行改性，刻蝕有機(jī)和無機(jī)材料以及化學(xué)氣相沉積薄膜材料。
通過改變放電功率，氣體流量，氣體成份可以控制等離子體束流噴出的長(zhǎng)度和避免電極之間的拉弧現(xiàn)象。

圖1為本實(shí)用新型的第一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖視示意圖；圖2為本實(shí)用新型的第二種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖視示意圖；圖3為本實(shí)用新型的第三種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
首先，請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型的常壓射頻和直流混合型冷等離子體系統(tǒng)，包括噴槍、射頻電源101、供氣源102，該噴槍包括一外殼，該外殼由絕緣體104，地電極105和絕緣體111構(gòu)成，該外殼一端設(shè)有絕緣體104，另一端設(shè)有絕緣材料噴口117，于該外殼內(nèi)設(shè)有射頻電極103，中空的地電極105和直流電極112，該射頻電極103為圓錐形，其朝向外殼封閉材料104的一端的外徑較大，朝向地電極多孔噴口115的一端外徑較小，地電極105包覆在該射頻電極103外圍，該地電極105的內(nèi)腔具有與該射頻電極103對(duì)應(yīng)的形狀并在其端面上開設(shè)有多孔噴口115(圖中黑白間隙所示，小圓孔的直徑取值可為0.5至1.5毫米范圍，在其端面上均布)，該射頻電極103通過射頻電纜109與射頻電源101連接，該地電極105接地，該射頻電極103與地電極105之間靠近外殼的封閉端處設(shè)有絕緣體104，該絕緣體104內(nèi)設(shè)有對(duì)稱通孔120，該通孔與進(jìn)氣導(dǎo)管107連接，該進(jìn)氣導(dǎo)管107通過減壓控制閥門106與供氣源102連通，該射頻電極103與地電極105之間形成射頻放電區(qū)間108，該射頻放電區(qū)間108一端與該地電極多孔噴口115相通。該直流電極112由絕緣材料111和113包覆，該絕緣材料113設(shè)有一噴口117，絕緣材料111內(nèi)設(shè)有一內(nèi)通氣孔119，該內(nèi)通氣孔與進(jìn)氣導(dǎo)管122連通，該進(jìn)氣導(dǎo)管122通過氣閥121和減壓閥門106與供氣源102連通，該直流電極端面上設(shè)有多孔噴口116(圖中黑白間隙所示，小圓孔的直徑取值可為0.5至1.5毫米范圍，在其端面上均布)，該直流電極與直流電源118連結(jié)，在該直流電極和該地電極端面之間的絕緣材料111的空腔114內(nèi)形成直流放電區(qū)間，該直流放電空腔114稱為直流加速段。該直流電極112，該地電極105及該射頻電極103可由金屬材料，如不銹鋼，鋁，銅等加工制成，絕緣體104，111及113可用陶瓷、聚四氟乙烯等絕緣材料。
射頻電源101可采用13.56MHz或27.12MHz或其它頻率的射頻電源來激發(fā)放電，放電是在常壓下進(jìn)行的。
本實(shí)用新型的常壓射頻冷等離子體噴槍的射頻電極103為圓錐形，建立圓錐筒形的放電區(qū)間108，因放電區(qū)間108的曲率半徑不同，因此更有利于氣體的擊穿。設(shè)有直流加速段114，有利于進(jìn)一步提高電離率和提高噴出等離子體束流的速度，進(jìn)而提高噴出等離子體的長(zhǎng)度；本實(shí)用新型的在常壓下可直接激發(fā)氬氣形成穩(wěn)定的冷氬等離子體。該射頻電極103由射頻源電纜109連接射頻電源101。可采用氬氣或氦氣作為載入氣體，并混入部分反應(yīng)氣體，氣體流量可由控制減壓閥門106和氣體流量計(jì)來控制，進(jìn)氣導(dǎo)管107和122可采用外徑為6毫米內(nèi)徑為4毫米或其它接近直徑的氣體導(dǎo)管，與噴槍連接處用橡皮圈密封。絕緣體104還起到密封電極末端的作用，絕緣體113起到對(duì)外絕緣直流電極112的作用，混合氣體經(jīng)過放電區(qū)間108后，由地電極多孔噴口115噴向直流加速段114，調(diào)節(jié)直流加速段的放電功率和電壓，使噴出直流電極多孔噴口和外殼噴口117的冷等離子體束流適合各種應(yīng)用的目的。
請(qǐng)參閱圖2，本實(shí)用新型的第二種實(shí)施例。該噴槍射頻電極202，地電極205和直流電極213均為中空的圓筒形，該射頻電極202與該地電極205之間設(shè)有圓筒形絕緣體204，該直流電極213與該地電極205之間設(shè)有圓筒形絕緣體212，該射頻電極202的內(nèi)腔通過絕緣材料204內(nèi)通氣孔209與進(jìn)氣導(dǎo)管連通，該進(jìn)氣導(dǎo)管通過控制減壓閥門206與供氣源203連通，該絕緣體204設(shè)有一沿其軸向貫通的長(zhǎng)條形貫通槽222，在該貫通槽222形成射頻放電區(qū)間，該絕緣體212設(shè)有一沿其軸向?qū)?yīng)貫通槽222的長(zhǎng)條形貫通槽233，在貫通槽233形成直流放電區(qū)間，稱為直流加速段，該直流電極與直流電源218連接。在射頻電極202周壁上，地電極205周壁上以及直流電極213的周壁上分別對(duì)應(yīng)貫通槽222和貫通槽233設(shè)有多數(shù)通氣孔221，223以及234(圖中黑白間隙所示，小圓孔的直徑取值可為0.5至1.5毫米范圍，沿其周壁上均布)，該上下貫通槽和三個(gè)電極上的多數(shù)通氣孔相互貫通。該射頻電極202由射頻源電纜208連接射頻電源201。
絕緣體215與三個(gè)電極之間的左側(cè)端部由橡皮圈密封，并使射頻電極和直流電極對(duì)外絕緣；絕緣材料214包覆直流電極213是為了使直流電極對(duì)外絕緣，在該絕緣材料214上對(duì)應(yīng)直流電極的多數(shù)孔設(shè)有噴口216。
混合氣體被引入到射頻電極空腔2020后，經(jīng)過射頻電極多個(gè)噴口221后進(jìn)入射頻放電區(qū)間222，經(jīng)射頻電離后形成等離子體，該等離子體由地電極205周壁上所設(shè)的多數(shù)對(duì)應(yīng)的噴口223噴向直流加速段233，調(diào)節(jié)直流加速段的放電功率和電壓，使噴出直流電極多孔噴口234和外殼噴口216的冷等離子體束流適合各種應(yīng)用的目的。
射頻電源201可采用13.56MHz或27.12MHz或其它頻率的射頻電源來激發(fā)放電，放電是在常壓下進(jìn)行的。
上述第二實(shí)施例其放電是在三個(gè)同心金屬圓筒之間形成兩個(gè)條狀的放電區(qū)間放電區(qū)間，目的是把集中在一個(gè)較大的噴口的等離子體束流，分解為直徑較小的等離子體束流，并使其分布在一個(gè)條形的區(qū)間向外噴出。直流加速段233對(duì)噴出地電極多數(shù)噴口223的等離子體起到進(jìn)一步加速作用，該噴槍可以大大提高噴出束流的線寬度。
請(qǐng)參閱圖3，本實(shí)用新型的第三種實(shí)施例的常壓射頻和直流混合型冷等離子體噴槍，該射頻電極303包括互相連接的中空的小徑段3031、過渡段3032及大徑段3033，該小徑段3031為外徑較小的圓筒形，過渡段3032為喇叭形，該大徑段3033為外徑較大的圓筒形，該大徑段3033具有周壁3034和端壁3035，于該大徑段的端壁3035上設(shè)有多數(shù)貫通孔3036(圖中黑白間隙所示，小圓孔的直徑取值可為0.5至1.5毫米范圍，在其端面上均布)，該小徑段3031的內(nèi)腔305通過絕緣材料312內(nèi)通氣孔3042與該進(jìn)氣導(dǎo)管309連通，該進(jìn)氣導(dǎo)管309通過控制閥門307與供氣源302連通，該射頻電極303由射頻源電纜308連接射頻電源301。包覆在該射頻電極303外圍的地電極306亦為圓筒形且具有與該射頻電極對(duì)應(yīng)的周壁3061和端壁3062，該射頻電極303與地電極306之間設(shè)有絕緣體304，該絕緣體304在相對(duì)該射頻電極的端壁3035與該地電極的端壁3062之間設(shè)有一與上述貫通孔相對(duì)應(yīng)的一通孔3041，該通孔3041形成射頻放電區(qū)間，該射頻電極的端壁3035和該地電極的端壁3062平行，該地電極的端壁3062上對(duì)應(yīng)通孔3041設(shè)有多數(shù)噴口311(圖中黑白間隙所示，小圓孔的直徑取值可為0.5至1.5毫米范圍，在其端面上均布)，包覆在地電極的右端部設(shè)有圓板形直流電極3210和絕緣體3501，該直流電極3210與地電極端壁3062平行，該絕緣材料3501內(nèi)設(shè)有一對(duì)應(yīng)地電極多數(shù)噴口311的通孔3052，在該通孔3052內(nèi)形成直流加速段，該直流電極端壁設(shè)有多數(shù)噴口313(圖中黑白間隙所示，小圓孔的直徑取值可為0.5至1.5毫米范圍，在其端面上均布)，直流電極3210通過導(dǎo)線與直流電極333連接，該絕緣材料3501內(nèi)設(shè)有一內(nèi)空3070，該內(nèi)孔一端與進(jìn)氣導(dǎo)管3072連通，并通過控制閥門3071與供氣源302連通，另一端與直流加速段3052連通。緣材料312包覆射頻電極303后端并用橡皮圈密封，絕緣體3501和絕緣材料3503包覆直流電極3210目的是使直流電極對(duì)外絕緣，絕緣材料3503設(shè)有對(duì)應(yīng)直流電極的多數(shù)噴口313的外殼噴口339。
本使用新型可以在常壓下直接擊穿混合氣體形成等離子體，混合氣體通過射頻電極噴口3036后進(jìn)入到射頻放電區(qū)間3041形成等離子體，該等離子體由地電極306端壁上的多數(shù)噴口311噴向直流加速段3052，調(diào)節(jié)直流加速段的放電功率和電壓，使噴出直流電極多孔噴口313和外殼噴口339的冷等離子體束流適合各種應(yīng)用的目的。部分反應(yīng)氣體可以通過絕緣材料3501的內(nèi)孔3070直接引入到直流加速段3052，以便提高反應(yīng)氣體所占?xì)怏w總量的比例，也同時(shí)避免了過多反應(yīng)氣體(如超過總氣體流量的5％)直接引入射頻放電區(qū)就容易形成電極之間拉弧現(xiàn)象。
射頻電源301可以分別采用頻率為27.12MHz和13.56MHz電源，兩種電源都可以與等離子噴槍單獨(dú)使用，在常壓下可直接激發(fā)氬氣形成穩(wěn)定的冷氬等離子體。
上述第三實(shí)施例使集中在一個(gè)較大的噴口的等離子體束流，分解為多個(gè)直徑較小的等離子體束流向外噴出。該噴槍可以大大提高噴出束流的有效面積。
可以采用氬氣或氦氣作為載入工作氣體，另外，可根據(jù)不同的需要，混合加入少量的反應(yīng)氣體或液體成份，如氧氣，氮?dú)?，炭氟四，水等，反?yīng)氣體所占總氣體量的比例為5％以內(nèi)。氣體在放電區(qū)間被電離形成等離子體，然后通過噴口向外噴出帶有大量活性原子和分子束流。根據(jù)需要選擇放電時(shí)噴出等離子體的束流長(zhǎng)度。
在放電總功率大于300瓦時(shí)，應(yīng)對(duì)兩個(gè)電極采用水冷，例如在該射頻電極和地電極外圍分別設(shè)冷卻循環(huán)水管。當(dāng)放電總功率小于300瓦時(shí)，沒有必要使用水冷。
權(quán)利要求1.一種常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，包括噴槍、射頻電源、直流電源、供氣源，其特征在于于該噴槍包括一外殼，該外殼一端封閉，另一端設(shè)有噴口，于該外殼內(nèi)設(shè)有射頻電極、包覆在該射頻電極外圍的地電極，以及直流電極。該射頻電極與射頻電源連接，該地電極接地，該直流電極與直流電源連接，該射頻電極與地電極之間設(shè)有絕緣體，該直流電極與地電極之間也設(shè)有絕緣體，該射頻電極與地電極之間設(shè)有放電區(qū)間，該放電區(qū)間一端與進(jìn)氣導(dǎo)管相通，該進(jìn)氣導(dǎo)管與供氣源連通，另一端與直流放電區(qū)間貫通，氣體經(jīng)射頻放電區(qū)電離后，流經(jīng)直流放電區(qū)進(jìn)一步得到電離和加速，后經(jīng)過噴口向外噴出冷等離子體束流，放電是在常壓下進(jìn)行的。
2.如權(quán)利要求1所述的常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，其特征在于于該外殼內(nèi)設(shè)有射頻電極，中空的地電極和中空的直流電極，地電極包覆在該射頻電極外圍，該射頻電極為圓錐形，該地電極的內(nèi)腔具有與該射頻電極對(duì)應(yīng)的形狀，該射頻電極與射頻電源連接，該地電極接地，該射頻電極與地電極之間位于外殼的封閉端處設(shè)有絕緣體，該絕緣體內(nèi)設(shè)有通孔，該通孔與進(jìn)氣導(dǎo)管連通，該進(jìn)氣導(dǎo)管通過氣體流量開關(guān)和氣體減壓閥與供氣源連通，在該射頻電極與地電極之間形成放電區(qū)間，該放電區(qū)間一端與進(jìn)氣導(dǎo)管相通，另一端與地電極多孔噴口相通；在該直流電極和該地電極之間設(shè)有絕緣材料，該絕緣材料內(nèi)設(shè)有一空腔，在該空腔形成直流加速段，經(jīng)過地電極多孔噴口噴出的等離子體進(jìn)入直流電極與地電極之間的直流加速段，等離子體經(jīng)直流加速段進(jìn)一步電離和加速后，再經(jīng)過直流電極多孔噴口和外殼噴口噴出。部分反應(yīng)氣體可由該直流電極和地電極之間的絕緣材料內(nèi)的通孔引入到直流加速段。
3.如權(quán)利要求1所述的常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，其特征在于于該外殼內(nèi)設(shè)有射頻電極，地電極和直流電極，該地電極包覆在該射頻電極外圍，該直流電極包覆在該地電極外圍，該射頻電極，該地電極和該直流電極均為中空的圓筒形，三個(gè)電極由金屬材料制成并用絕緣材料相互絕緣，該射頻電極的內(nèi)腔通過絕緣材料通氣孔與進(jìn)氣導(dǎo)管連通，該射頻電極與該地電極之間設(shè)有圓筒形絕緣體，該絕緣體設(shè)有一沿其軸向貫通的長(zhǎng)條形貫通槽，在該貫通槽形成射頻放電區(qū)間，該射頻電極周壁上對(duì)應(yīng)該貫通槽設(shè)有多個(gè)通氣孔，該地電極周壁上也設(shè)有多個(gè)對(duì)應(yīng)該貫通槽的噴口；該地電極與該直流電極之間也設(shè)有圓筒形絕緣體，該絕緣體設(shè)有一與上述長(zhǎng)條形貫通槽對(duì)應(yīng)的沿其軸向貫通的長(zhǎng)條形貫通槽，在該貫通槽形成直流加速段，該直流電極周壁上對(duì)應(yīng)該直流加速段貫通槽設(shè)有多數(shù)噴口，通過射頻放電區(qū)所產(chǎn)生的等離子體經(jīng)由地電極的多個(gè)噴口流入直流加速段，再由直流加速段進(jìn)一步電離和加速后，經(jīng)由直流電極的多數(shù)噴口及外殼噴口噴出。該射頻電極與射頻電源連接，該地電極接地，該直流電極與直流電源連接，該進(jìn)氣導(dǎo)管通過減壓閥與供氣源連通。
4.如權(quán)利要求1所述的常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，其特征在于于該外殼內(nèi)設(shè)有射頻電極，地電極和直流電極，三個(gè)電極由金屬材料制成并用絕緣材料相互絕緣，地電極包覆在該射頻電極外圍，該射頻電極與地電極之間設(shè)有絕緣體，該射頻電極包括互相連接的中空的小徑段、過渡段及大徑段，該小徑段為外徑較小的圓筒形，該過渡段為喇叭形，該大徑段為外徑較大的圓筒形，該大徑段具有周壁和端壁，于該大徑段的端壁上設(shè)有多數(shù)貫通孔，該小徑段的內(nèi)腔通過絕緣材料通氣孔與進(jìn)氣導(dǎo)管連通，該進(jìn)氣導(dǎo)管通過減壓閥與供氣源連通，該地電極為圓筒形且具有與該射頻電極對(duì)應(yīng)的周壁和端壁，該地電極端壁上設(shè)有多數(shù)貫通孔，該射頻電極與該地電極之間設(shè)有絕緣體，該絕緣體在相對(duì)該射頻電極的端壁與該地電極的端壁之間設(shè)有一對(duì)應(yīng)的一貫通孔，在該通孔形成射頻放電區(qū)間，該射頻電極大徑段的端壁與該地電極的端壁平行；該直流電極為圓板形，該直流電極平面與該地電極的端壁平行，在該直流電極與該地電極之間設(shè)有一絕緣體，該絕緣體內(nèi)對(duì)應(yīng)上述地電極多數(shù)通孔設(shè)有一空腔，在該空腔內(nèi)形成直流加速段，該平板直流電極上設(shè)有對(duì)應(yīng)該空腔的多數(shù)通孔，在該直流電極和該地電極之間的絕緣體內(nèi)設(shè)有一通孔，該通孔一段與供氣源連通，另一端與直流加速段連通。通過射頻放電區(qū)所產(chǎn)生的等離子體經(jīng)地電極的多個(gè)噴口流入直流加速段，再由直流加速段進(jìn)一步電離和加速后，經(jīng)過直流電極的多數(shù)噴口及外殼噴口噴出。該直流電極與直流電源連接，該地電極接地，該射頻電極與射頻電源連接。
5.如權(quán)利要求1所述的常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該射頻電極，地電極以及直流電極分別在其端面上均布有多數(shù)小噴口，每個(gè)小噴口的直徑范圍為0.5-1.5毫米。
6.如權(quán)利要求1所述的常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該供氣源所供氣體是氬氣或氦氣。
7.如權(quán)利要求1所述的常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該供氣源所供氣體是氬氣或氦氣與少量的反應(yīng)氣體或液體的混合氣體。
8.如權(quán)利要求1所述的常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該射頻電極，該直流電極外圍有絕緣材料包覆，該地電極和外殼可以設(shè)計(jì)為一體。
9.如權(quán)利要求1所述的常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該射頻電源是13.56MHz或27.12MHz的射頻電源，氣體被擊穿的均方根電壓為50伏至250伏。
10.如權(quán)力要求1所述的常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，其特征在于經(jīng)射頻擊穿后的氣體形成等離子體，該等離子體再經(jīng)直流偏壓加速段進(jìn)一步電離和加速后向外噴出。
專利摘要常壓射頻和直流混合型冷等離子體發(fā)生器，包括噴槍、射頻電源、直流電源、供氣源，其特征在與該噴槍包括一外殼，該外殼一端封閉，另一端設(shè)有噴口，于該外殼內(nèi)設(shè)有射頻電極和包覆在該射頻電極外圍的地電極，以及在地電極以外的直流電極，該射頻電極與射頻電源連接，該地電極接地，該直流電極與直流電源連接，該射頻電極，該地電極和該直流電極之間分別設(shè)有絕緣體，該射頻電極與該地電極之間形成射頻放電區(qū)間，該地電極和該直流電極之間形成直流放電區(qū)間，該直流放電區(qū)間稱為直流加速段，該射頻放電區(qū)間一端與進(jìn)氣導(dǎo)管相通，該進(jìn)氣導(dǎo)管與供氣源連通，另一端通過地電極多孔噴口與該直流加速段貫通，經(jīng)射頻放電區(qū)間擊穿電離后的氣體形成等離子體，該等離子體通過地電極多孔噴口流入直流加速段，再經(jīng)直流加速段內(nèi)直流電場(chǎng)的進(jìn)一步電離和加速后，由外殼噴口向外噴出，放電是在常壓下進(jìn)行的。本實(shí)用新型能在大氣壓下穩(wěn)定工作并產(chǎn)生低電壓、大面積、由射頻低電壓擊穿電離，并有直流偏壓電場(chǎng)進(jìn)一步加速和電離的冷等離子體束流，從而為等離子體技術(shù)在清洗、殺菌、消毒等廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了道路。
文檔編號(hào)H05H1/24GK2604845SQ0323657
公開日2004年2月25日 申請(qǐng)日期2003年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月27日
發(fā)明者王守國(guó) 申請(qǐng)人:王守國(guó)