[发明专利]大气压磁场增强型低温等离子体电刷发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温等离子体电刷发生装置。

背景技术

中国专利ZL201210006023.4《介质阻挡放电增强型低温等离子体电刷发生装置》中公开的介质阻挡放电增强型低温等离子体电刷发生装置，由一个主体腔室，一对主放电电极，一对介质阻挡放电（DBD）平板电极，一个限流电阻，一个质量流量计和两个电源设备组成。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。在窄缝腔体处，布置着主放电的两个电极，电极相互正对的放电端面为平面或针尖状。主放电电极的回路上还串联有限流电阻。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DBD平板电极，两平板电极金属表面紧贴窄缝腔体外壁上。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。为主放电电极提供放电电压的电源既可以采用直流也可以采用交流；为平板电极提供放电电压的电源采用交流电源。质量流量计用来控制流经腔室的等离子体气流。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，让工作气体（等离子体维持气体和/或活性气体）从进气端口流入腔室，当流经两平板电极所对应的区域时，在两电极上外加一定的交流电压，电压幅值控制在工作气体击穿阈值附近，确保DBD功率不大于1W。经DBD预处理的部分预电离气体在穿越腔室之前，在靠近出气端口主放电所对应的两个电极上外加一定的电压来再次激发预电离的工作气体，使其放电产生刷状的等离子体射流，从出气端口喷出，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，该装置优势明显，其结构简明、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，等离子体射流放电更稳定，一定程度上也减少了工作能耗。

然而，进一步从节能减排和维持成本来考虑，该装置仍然不甚理想。由于在放电回路中设置了限流电阻，仍然有较多的能量消耗在电阻上而被浪费；其次，为了产生较大体积的等离子体射流，需要更高的气体流量，因而增加了运行成本。

发明内容

本发明提供一种大气压磁场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，更大程度地降低工作能耗和运行成本。

为实现以上发明目的，本发明提供如下技术方案：

大气压磁场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、一对主放电电极和一对介质阻挡放电平板电极，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；所述平板电极位于进气端口与主放电电极之间，用来预电离工作气体；其特征在于：在窄缝腔体外侧，设置有永久磁铁，使得放电产生的电子和离子的行径发生改变。

基于上述基本方案，本发明还做如下优化限定和改进：

上述的永久磁铁为一对，对称设置于窄缝腔体外侧，磁场B方向与主放电区域的电流J垂直。

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；平板电极与主放电电极沿工作气体流速方向的间距不小于1mm。

磁场B可以全面覆盖介质阻挡放电以及主放电区域，磁场B方向与主放电区域的电流J（主放电电场E）垂直，与介质阻挡放电电场平行，且J×B沿气体流动方向。

上述永久磁铁与窄缝腔体外壁的距离不大于10mm为宜。磁场B为500～20000高斯为宜。

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。