[发明专利]一种产生冷等离子体刷的装置及方法

说明书

本发明提供了一种产生冷等离子体刷的装置及方法。本发明中的装置包括供气机构、输气机构、供电机构和电极机构；供气机构用于提供工作用放电气体，输气机构是由绝缘材料制成的狭缝型气道，调节供气机构中的流量计，以使放电气体在狭缝型气道内以层流态流动，由狭缝型气道流出的气体进入开放的放电空间；电极机构包括平行且相对设置的线电极和板电极，线电极位于狭缝型气道内且靠近出气口处，供电机构给线电极提供交流高电压，板电极接地线，即可在两个电极之间形成许多微流光，形成视觉上明亮均匀的等离子体刷。通过本发明中的装置，可在线电极和板电极之间形成冷等离子体刷，且所形成的等离子体刷具有尺度大、温度低、化学活性高等优点。

技术领域

本发明涉及低温等离子体技术领域，具体地说是一种产生冷等离子体刷的装置及方法。

背景技术

大气压低温冷等离子体无需昂贵的真空装置，可以在开放的空气环境中运行，便于实现流水线生产。并且它具有适当的电子密度、电子温度和气体温度等参数，因此在工农业生产、日常生活、航空航天、生物医疗等众多领域具有非常广泛的应用。例如在工业中可用于材料制备、表面处理、大规模集成电路刻蚀；在农业领域可用于种子处理、食品保鲜等；在日常生活中可用于空气净化、大面积显示等；在航天领域可以用于隐身、电推进等；在生物医疗领域可用于杀菌消毒、肿瘤治疗等。

现有技术中，通常利用各种结构的等离子体喷枪在开放的空气环境中产生大气压冷等离子体（见公开文献Plasma Sources Sci. Technol.，2012，21，034005）。等离子体喷枪按照其电场与气流场的相对方向分为平行场喷枪和交叉场喷枪；其中，平行场喷枪比交叉场喷枪具有更高的电子温度和化学活性（见公开文献Appl. Phys. Lett. 2008，93，111501）。通常等离子体喷枪产生的等离子体羽的横向尺度都很小，一般只有毫米量级，这显然对大规模应用是不利的。随着技术的发展，如何产生大尺度的大气压低温等离子体也显得愈加迫切。等离子体刷是一种符合要求的大尺度大气压等离子体。目前，已有文献（见公开文献SCIENTIA SINICA Physica，Mechanica & Astronomica，2015，45（9），095201）公开了利用线-板型放电装置，通过氩气的流动，在直流电压驱动下产生大面积的大气压均匀等离子体刷，但是，其所产生的等离子体刷的长度相对较短，约为1.0cm，因此，仍然限制了大尺度的大气压低温等离子体的应用。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种产生冷等离子体刷的装置，以解决现有的装置不能产生大尺度的大气压低温等离子体的问题。

本发明的目的之二就是提供一种产生冷等离子体刷的方法，该方法可以在大气压空气环境中产生大尺度的等离子体刷，且所产生的等离子体刷具有温度低、化学活性高等优点。

本发明的目的之一是这样实现的：一种产生冷等离子体刷的装置，包括供气机构、输气机构、供电机构和电极机构；

所述供气机构包括供气管路和提供放电气体的储气罐；所述储气罐通过所述供气管路与所述输气机构相接；在所述供气管路上设置有气阀、气压表和流量计；

所述输气机构是由绝缘材料制成的狭缝型气道，所述狭缝型气道的横截面为狭缝型结构；所述狭缝型气道的一端为进气口，所述狭缝型气道的另一端为出气口；所述进气口与所述供气管路相接；

所述电极机构包括平行且相对设置的线电极和板电极，所述线电极穿过所述输气机构的狭缝型气道内且靠近所述出气口处，所述线电极与所述狭缝型气道的横截面的长边平行；

所述供电机构包括高压交流电源，所述高压交流电源的高压输出端与所述线电极电连接，所述高压交流电源的接地端通过所述板电极接地线。

所述狭缝型气道的长度为2cm~20cm，所述狭缝型气道的横截面的长边大于2cm且小于5cm，所述狭缝型气道的横截面的短边小于5mm。