專利名稱：一種基于介質(zhì)阻擋放電的等離子體陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于等離子體發(fā)生裝置，具體涉及一種介質(zhì)阻擋放電等離子體陣列。
背景技術(shù)：
等離子體是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的物質(zhì)第四態(tài)，當(dāng)外加電壓達(dá)到氣體的著火電壓時(shí)，氣體分子被擊穿，產(chǎn)生包括電子、各種離子、原子和自由基在內(nèi)的混合體。等離子體可分為不同的類別:按熱力學(xué)平衡分類，等離子體可分為熱平衡等離子體和非熱平衡等離子體；按系統(tǒng)溫度分類，等離子體分為低溫等離子體和高溫等離子體；按等離子體氣體源分類，等離子體可分為低氣壓等離子體和大氣壓等離子體。熱平衡等離子體中所有粒子的溫度都一樣，宏觀上表現(xiàn)為高溫等離子體。在非熱平衡等離子體中，電子的溫度可高達(dá)數(shù)萬度，而離子和中性粒子的溫度遠(yuǎn)小于電子溫度，整個(gè)體系呈現(xiàn)低溫狀態(tài)，所以也稱為低溫等離子體。低溫等離子體存在著大量的、種類繁多的活性粒子，因此非熱平衡等離子體可作為高活性反應(yīng)物應(yīng)用于多種實(shí)際應(yīng)用中。20世紀(jì)七八十年代起，等離子體在對金屬、微電子、聚合物、生物功能材料、低溫滅菌及污染治理等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用研究開始蓬勃發(fā)展，形成向多學(xué)科交叉的研究方向。低溫等離子體發(fā)生技術(shù)主要有:直流輝光放電、低頻交流放電等離子體、高頻放電等離子體、非平衡大氣壓放電、介質(zhì)阻擋放電。基于這些發(fā)生技術(shù)，現(xiàn)有的生成低溫等離子體的裝置主要有四種，分別是交流低溫等離子體發(fā)生裝置、射頻低溫等離子體發(fā)生裝置、微波低溫等離子體發(fā)生裝置、直流脈沖等離子發(fā)生裝置。但是現(xiàn)有裝置都存在著一些不足，如產(chǎn)生的等離子體噴流長度短、溫度高；處理面積小；裝置形狀受限制，難以處理大面積或形狀不規(guī)則的材料表面。這些因素都大大的限制了現(xiàn)有等離子體裝置的廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種介質(zhì)阻擋放電等離子體陣列，目的在于可按照不同需求進(jìn)行組合而產(chǎn)生不同面積與不同形狀的低溫等離子體。通過拆卸、組裝的方式可在不同維度上產(chǎn)生低溫等離子體。等離子體可以在一個(gè)面上產(chǎn)生，也可以在三維上產(chǎn)生。既可以是等離子體棒，也可以是等離子體毛刷。生成的等離子體穩(wěn)定不會出現(xiàn)電弧放電，溫度接近室溫，強(qiáng)度可調(diào)，富含活性成分，雙電極構(gòu)造放電安全，可在空氣、氦氣、氬氣等多種氣體環(huán)境中激發(fā)等離子體。所述的介質(zhì)阻擋放電等離子體陣列，包括氣體源、流量控制器、工作電源、電極、母介質(zhì)管、子介質(zhì)管。其特征在于:所述的母介質(zhì)管與子介質(zhì)管均為空心管，母介質(zhì)管與氣體源相通；所述電極套于母介質(zhì)管的管壁外，分別與電源的正負(fù)極連接；所述的母介質(zhì)管上開有小孔，空的直徑與子介質(zhì)管的外徑相同，小孔內(nèi)可插入子介質(zhì)管。小孔在母介質(zhì)管上的位置以及小孔的多少均可根據(jù)需要調(diào)節(jié)。所述的介質(zhì)阻擋放電等離子體陣列，電源可以為交流電流、脈沖直流電源或者射頻電源。所述的介質(zhì)阻擋放電等離子體陣列采用雙電極構(gòu)造，使放電更加安全，兩電極之間有一定距離，可以避免發(fā)生弧光放電。所述的介質(zhì)阻擋放電等離子體陣列工作氣體可以是氦氣、氬氣、氮?dú)?、氧氣等單質(zhì)氣體或混有其他氣體的混合氣體，也可以是空氣、氣態(tài)化合物或氣態(tài)有機(jī)物等。所述的介質(zhì)阻擋放電等離子體陣列，可根據(jù)需求改變母介質(zhì)管上的小孔數(shù)量與位置，可選擇性插入子介質(zhì)管，可產(chǎn)生線性等離子體棒或是三維的等離子體毛刷，其中含有的活性物質(zhì)成份的種類及數(shù)量也可以根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行選擇。因此可以很方便的在常溫常壓下對物品或是各種異形物品進(jìn)行刻蝕、鍍膜、表面改性和殺菌消毒等處理，拓寬了等離子體的應(yīng)用范圍，提高了其應(yīng)用效果。


圖1為本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中介質(zhì)管俯視圖；圖3為本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3中介質(zhì)管俯視圖；圖5為本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖4中介質(zhì)管俯視圖；圖7為本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為圖7中介質(zhì)管俯視具體實(shí)施例方式以下根據(jù)附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1所示，本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例，包括氣體源1，氣體流量控制器2，工作氣體3，母介質(zhì)管4，高壓電極5，接地電極6，小孔7，工作電源8，等離子體火焰9，母介質(zhì)管4為單孔空心管，孔的徑向截面為圓形，高壓電極5與接地電極6均套于母介質(zhì)管管壁上，分別與工作電源8的正負(fù)極連接。母介質(zhì)管4與氣體源I連通，由氣體流量控制器控制工作氣體3的流量。三個(gè)小孔7位于高壓電極5與接地電極6之間，成行均勻排布，生成的等離子體火焰9通過小孔7噴射到空氣中。工作氣體3可以是氦氣、氟氣、氮?dú)?、氧氣等單質(zhì)氣體或混有其他氣體的混合氣體，也可以是空氣、氣態(tài)化合物或氣態(tài)有機(jī)物等。高壓電極5與接地電極6可是銅箔、鋁箔等導(dǎo)電性材料。母介質(zhì)管4可是特氟龍、聚四氟乙烯等絕緣性材料，其大小及長度可根據(jù)需要調(diào)節(jié)。小孔7的位置與直徑可根據(jù)需要在一定范圍內(nèi)改變。圖2所示為母介質(zhì)管的俯視圖，三個(gè)小孔在母介質(zhì)管上等距排列。以單質(zhì)氦氣為例，調(diào)節(jié)氣體流量控制器2，以2升/分鐘的流量向母介質(zhì)管4中通入工作氣體3，圖中箭頭所示為其流動方向。高壓電極5與接地電極6分別與電源8的正負(fù)極連接，選擇交流電源為裝置驅(qū)動電源。調(diào)節(jié)電源施加幅電壓至15千伏，頻率28千赫茲。通過介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生等離子體噴流9，等離子體噴流9最長可達(dá)30毫米，并且溫度接近室溫，人體的手可以直接接觸。輸入氣體流量可為0.1-100升/分鐘，施加交流電壓幅值5千伏-30千伏，頻率10千赫茲-20兆赫茲。圖3為本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖:和圖1的第一個(gè)實(shí)施例區(qū)別在于小孔7上插入有子介質(zhì)管10，子介質(zhì)管10為獨(dú)立結(jié)構(gòu)，其它標(biāo)記與圖1所示相同。圖4為圖3中介質(zhì)管俯視圖，母介質(zhì)管4上三個(gè)小孔7被三個(gè)子介質(zhì)管10占據(jù)。圖5所示為本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖:和圖1的第一個(gè)實(shí)施例區(qū)別在于高壓電極5和接地電極6的右側(cè)各有三個(gè)小孔7，小孔7上插有子介質(zhì)管10。其它標(biāo)記與圖1所示相同。圖6為圖5中介質(zhì)管俯視圖，母介質(zhì)管4上高壓電極5與接地電極6的右側(cè)各有三個(gè)小孔7，在母介質(zhì)管4上成行排列，小孔7被子介質(zhì)管10占據(jù)。圖7所示為本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖:和圖1的第一個(gè)實(shí)施例區(qū)別在于高壓電極5與接地電極6右側(cè)各有四個(gè)小孔7，小孔7位于同一同心圓上，小孔7上插有子介質(zhì)管10。其它標(biāo)記與圖1所示相同。圖8為圖7中介質(zhì)管俯視圖，母介質(zhì)管4管壁上高壓電極5與接地電壓6的右側(cè)各有四個(gè)小孔7，四個(gè)小孔7位于同一同心圓上。
權(quán)利要求
1.一種介質(zhì)阻擋放電等離子體陣列，包括氣體源、流量控制器、工作電源、電極、母介質(zhì)管、子介質(zhì)管。其特征在于:所述的母介質(zhì)管與子介質(zhì)管均為空心管，母介質(zhì)管與氣體源相通；所述電極套于母介質(zhì)管的管壁外，分別與電源的正負(fù)極連接；所述的母介質(zhì)管上開有小孔，空的直徑與子介質(zhì)管的外徑相同，小孔內(nèi)可插入子介質(zhì)管。小孔在母介質(zhì)管上的位置以及小孔的多少均可根據(jù)需要調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)阻擋放電等離子體陣列，其特征在于:母介質(zhì)管上開有圓形小孔，小孔的數(shù)量與位置可根據(jù)需要調(diào)節(jié)。
3.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)阻擋放電等離子體陣列，其特征在于:小孔內(nèi)可選擇性插入子介質(zhì)管，插入的子介質(zhì)管的位置與數(shù)量可根據(jù)需要調(diào)節(jié)。
4.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)阻擋放電等離子體陣列，其特征在于:所述電源為交流電源、脈沖直流電源或者 射頻電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于介質(zhì)阻擋放電的等離子體陣列，目的在于通過拆卸、組裝的方式在不同維度上產(chǎn)生等離子體。等離子體可以在一個(gè)面上產(chǎn)生，也可以在三維上產(chǎn)生，如產(chǎn)生等離子體棒、等離子體刷等。生成的等離子體穩(wěn)定不會出現(xiàn)電弧放電，溫度接近室溫，強(qiáng)度可調(diào)，富含活性成分，雙電極構(gòu)造放電安全，可在空氣、氦氣、氬氣等多種氣體環(huán)境中激發(fā)等離子體。由于此發(fā)明可控制等離子產(chǎn)生的面積和維度，大大增加了裝置的應(yīng)用范圍。
文檔編號H05H1/26GK103220874SQ20121041813
公開日2013年7月24日 申請日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者王瑞雪, 朱衛(wèi)東, 張玨, 方競 申請人:北京大學(xué)