[发明专利]一种产生均匀大气压下辉光放电的装置及方法

权利要求书

1.一种产生均匀大气压下辉光放电的装置，其特征在于：

所述装置包括调压整流回路(1)、高频逆变回路(2)、谐振回路(3)、电极装置(4)和外施磁场，所述调压整流回路(1)与高频逆变回路(2)连接，高频逆变回路(2)与谐振回路(3)连接，所述谐振回路(3)与电极装置(4)连接，所述外施磁场垂直设置于电极装置(4)的下方，所述调压整流回路(1)、高频逆变回路(2)、谐振回路(3)构成高压谐振电源。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，优选的，

所述调压整流回路(1)包括调压器(101)、整流桥(102)和稳压电容(103)，调压器(101)的输出端连接整流桥(102)的输入端，整流桥(102)的输出端与稳压电容(103)连接；

所述高频逆变回路(2)包括串联的第一电容(201)和第二电容(202)、串联的第一MOSFET(203)和第二MOSFET(204)；串联的第一电容(201)和第二电容(202)与串联的第一MOSFET(203)和第二MOSFET(204)并联连接；

所述谐振回路(3)包括第一电感(301)、第二电感(302)、第三电容(303)和脉冲变压器(304)原边电感，所述第一电感(301)与第一电容(201)、第二电容(202)的等效电容串联连接，所述第二电感(302)和第三电容(303)串联连接后与脉冲变压器(304)原边电感并联连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述调压整流回路(1)用于产生幅值可调的稳定直流电压；高频逆变回路(2)将直流电压逆变为频率从几千到上百千赫兹可调的方波；谐振回路(3)将方波电压变为高频高压正弦交流电压，并且维持负载电流稳定。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述电极装置(4)为尖-环同轴电极，包括连接高压源的阳极尖电极(401)和接地的阴极环电极(402)，其结构为同轴形式；所述阳极尖电极(401)与谐振回路(3)连接；

所述阳极尖电极(401)和阴极环电极(402)的同轴空气间隙构成放电间隙(405)。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：

所述阳极尖电极(401)和阴极环电极(402)的尺寸参数可根据实际需求进行调节，所述尺寸参数包括：阳极尖电极的长短、尖端锥度尺寸，阴极环电极的厚度及内外径大小，阳极尖电极尖端到阴极环电极上平面的垂直距离。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：

所述阴极环电极(402)可选用内径为10～30mm的环电极。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：

所述外施磁场由永磁体(404)提供，永磁体(404)垂直设置于阴极环电极(402)的下方。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：

所述永磁体(404)和阴极环电极(402)之间放置一块绝缘介质板(403)，用于减小永磁体本身对放电间隙电场分布的影响，通过改变所述绝缘介质板的厚度可以在一定范围内改变磁场强度的大小。

9.一种根据权利要求1至8任一项所述装置产生均匀大气压下辉光放电的方法，包括如下步骤：

S100.通过计算确定谐振回路(3)中第一电感(301)、第二电感(302)、第三电容(303)的参数，从而确定高压谐振电源的输出电压频率，在较低的输入电压下，当其输出电流突增且为最大时高压谐振电源处于谐振状态；

S200.在谐振状态下，通过调节调压器(101)增大电源的输入电压幅值直至尖-环同轴电极间发生放电；

S300.尖-环同轴电极放电产生的高能电子和正离子在电场力和磁场洛伦兹力的作用下在放电间隙(405)中高速偏转，使丝状大气压下辉光放电在整个放电间隙扩散开，得到阴极环电极整个同轴圆周范围内的大体积均匀大气压下辉光放电。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：

所述方法通过调节电源的输入电压、电源的谐振频率、磁场强度或改变尖-环同轴电极的尺寸可得到不同密度分布及不同体积大小的均匀大气压下辉光放电。