[发明专利]一种微秒脉冲等离子体射流一体机装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种微秒脉冲等离子体射流一体机装置，包括微秒脉冲激励电源、等离子体射流装置和反应气体装置，微秒脉冲激励电源通过连接线内设置的高压线与等离子体射流装置的高压端连接，反应气体装置内的反应气体通过进气管进入微秒脉冲激励电源的进气口，并通过连接线内设置的出气管进入等离子体射流装置中。本发明还提供了一种微秒脉冲等离子体射流一体机装置的使用方法。本发明的有益效果为：一体化设计，具有放电效率高和装置小型化的优势，方便携带与使用；可输出电压幅值0‑20kV连续可调、频率0‑1.5kHz连续可调、上升沿0.5us、半高宽8us的高压脉冲；在实际应用中，可以应用于表面处理、生物医学应用等领域。

技术领域

本发明涉及等离子体射流技术领域，具体而言，涉及一种微秒脉冲等离子体射流一体机装置及其使用方法。

背景技术

大气压低温等离子体含有多种高活性粒子，被广泛应用于材料表面改性、生物医学、环境处理等领域。一体化、便携式的等离子体设备对促进等离子体在众多领域的应用具有重要的推动作用。

现有的等离子体发生装置放电结构受到众多因素的限制：(1)传统的等离子激励电源采用交流或直流电源，发热现象严重，放电效率低；(2)气体放电等离子体工作于强电场环境中，为了保证等离子体发生装置的安全运行，必须配合复杂的绝缘和接地系统，使得等离子体发生装置同时受到绝缘介质材料、尺寸以及形状的约束；(3)现有的等离子体发生装置受限于气体放电的原理和空间活性粒子较短的寿命，尤其是工作于大气压环境下的低温等离子体，放电间隙更窄，活性粒子寿命更短，等离子体发生装置的工作空间和处理物的空间严重受限且放电电压及温度较高。

正是由于这些因素的限制，导致现有的等离子体射流装置与激励电源均是独立结构，电源体积庞大，灵活性差。例如：Yong Cheol Hong et al.“Microplasma jet atatmospheric pressure”Applied Physics Letter 89,221504(2006)中描述了一种交流激励的等离子体射流装置，高压电极直接裸露在外部空间中，对于一些实际应用不安全；EStoffels et al“Plasma needle for in vivo medical treatment:recentdevelopments and perpectives”Plasma Source Sci.Technol.15(2006)中描述了一种射频激励的等离子体射流装置，等离子体射流的电极直接暴露于外部空间中，无地电极；Xinpei Lu et al.“Dynamics of an atmospheric pressure plasma generated bysubmicrosecond voltage pulses”J Appl.Phys 100,063302(2006)中描述了一种脉冲直流激励的等离子体笔装置，该装置由双环状电极组成，当施加脉冲直流时最长可以产生5cm的等离子体射流，但当电压脉冲高于10us时，两电极间易发生电弧放电。申请号为200810236697.7的发明专利描述了一种电极呈空心管状的等离子体射流装置，该装置对射流直径要求较为苛刻，当射流直径较大时，很难产生放电，且放电电流大，不可触摸。

综上来看，现有的等离子体发生装置多为固定电极结构，且等离子体发生装置与激励电源相分离，庞大的电源结构和复杂的线路系统使装置的灵活性受限，随着低温等离子体运用范围的拓展，有必要提升装置的灵活性，促进其在工业和科研领域中的应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种结构简单、一体化、方便携带，并且可以应用于众多场合的微秒脉冲等离子体射流一体机装置。

本发明提供了一种微秒脉冲等离子体射流一体机装置，包括微秒脉冲激励电源、等离子体射流装置和反应气体装置，所述微秒脉冲激励电源通过连接线内设置的高压线与所述等离子体射流装置的高压端连接，所述反应气体装置内的反应气体通过进气管进入所述微秒脉冲激励电源的进气口，并通过所述连接线内设置的出气管进入所述等离子体射流装置中；

其中，