[发明专利]介质阻挡放电增强型低温等离子体电刷发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种介质阻挡放电低温等离子体电刷发生装置。 

背景技术

中国专利ZL201120020842.5《大气压低温等离子体电刷发生装置及其阵列组合》中公开的大气压低温等离子体电刷发生装置，由一个主体腔室，两个电极，一个限流电阻，一个质量流量计和一个电源设备组成。主体腔室包括两个端口，一个端口为进气端口，另一个端口为出气端口，主体腔室内靠近该出气端口的部分自然形成窄缝腔体。在主体腔室内部，靠近出气端口布置着两个电极。其中的一个电极与限流电阻连接。主体腔室是由如聚四氟乙烯一类的聚合物或绝缘陶瓷材料制成；电极为耐热的金属材料。腔室中两个电极正对的端面既可以是平面也可以是针尖状。该装置中的质量流量计用来控制流经腔室的等离子体气流。电源设备提供直流或交流电压。电路中串联的限流电阻可以抑制阴极区域的电场波动，限制两极之间放电电流的大小，防止辉光放电转变成电弧放电，从而使得在气体腔室中可以产生稳定的辉光放电。 

工作时，在两个电极之间加上一定的电压，等离子体维持气体和活性气体从进气端口流入腔室，流经两电极之间的区域时，将发生稳定的等离子体气体放电。在两电极放电区间形成的等离子体气流从腔室的窄缝流出，窄小的狭缝可确保等离子体气体在喷出腔室的瞬间有较高的速度。从狭缝腔体快速流出的等离子体气体携带着部分的热量，正以此消除辉光放电的热不稳定因素。等离子体气流以很快的速度从腔室喷出，向外延伸成刷状稳定的低温等离子体射流，形成大气压低温等离子体电刷。 

尽管与传统的等离子体发生装置相比，该装置已经取得了长足的进步，其结构简明、成本低廉，无需昂贵的真空系统就可以在常压下产生低温等离子体射流；操作安全方便，对被处理物品的尺寸和形状没有严格的限制。但是，其耗能较高。由于在放电回路中设置了限流电阻，在放电电流过大时将 会产生大量的焦耳热而将其浪费；其次，为生成较大体积的等离子体而增加放电电极之间的间距，间距的增加同时增大了两电极之间的击穿电压，以及等离子体的放电功率。这样不仅消耗和浪费过多的能量，还对外界电源提出了更高的要求。 

发明内容

本发明提供一种介质阻挡放电增强型低温等离子体电刷发生装置，对背景技术中的技术方案进行改进，以显著降低能耗。 

为实现以上发明目的，本发明提供如下技术方案： 

介质阻挡放电增强型低温等离子体电刷发生装置，包括具有进气端口和出气端口的主体腔室和一对主放电电极，主体腔室由绝缘材料制成；所述出气端口为窄缝状，主体腔室内靠近该出气端口的部分形成窄缝腔体，出气端口的宽度与厚度之比为5～100；所述主放电电极的放电端位于所述窄缝腔体处；其特殊之处在于：在进气端口与主放电电极的位置之间还设置有用以对工作气体进行预电离的一对平板电极，平板电极与主放电沿工作气体流速方向的间距不小于1mm，平板电极的放电端面设置有绝缘层。 

上述窄缝腔体的结构形式可以是：主体腔室内自进气端口至出气端口逐渐收缩或趋于扁平；或者主体腔室内整体即为窄缝腔体，效果更佳。 

若优选上述所述主体腔室内整体为长方体的窄缝腔体，平板电极的金属表面沿长方体宽边平行紧贴窄缝腔体外壁上，窄缝腔体的腔壁作为平板电极介质阻挡放电的绝缘介质层。(若将平板电极置于主体腔室内部则有以下不利因素：其一，在结构设计上将更复杂；其二，会让更多的电极与等离子体接触，这样不仅会腐蚀电极，而且还会让等离子体中含有不利的成份；其三，经理论分析和实验验证，介质阻挡放电置于内部时的效果与置于外部基本相当。) 

上述主放电电极的回路上最好再串联限流电阻。 

为平板电极提供放电电压的电源采用交流电源，交流电源的频率从工频至13.56MHz的射频范围内可调；电源模式为连续或脉冲形式；其中，平板电极的的放电电流有效值不大于10mA。(放电电压幅值根据因放电电压与窄缝宽度、工作气体类别、两边的腔壁厚度确定，一般在100～9000伏。) 

上述平板电极介质阻挡放电功率不大于1W时，工作气体流速为1～100L/min；以1～30L/min更佳。 

上述主体腔室(的腔壁)可以由聚四氟乙烯、绝缘陶瓷或两者的混合材料制成。 

上述主放电电极和平板电极最好采用由铜、铝、钨、镍、钽、铂或其合金制成的电极，两个主放电电极相互正对的放电端面为平面或针尖状。 

较之于背景技术，本发明具有以下显著效果：