[发明专利]一种气体介质阻挡放电等离子体产生装置

说明书

本发明公开了一种气体介质阻挡放电等离子体产生装置，包括供电模块、放电间距调节器、放电腔体、高压电极、地电极、气流装置及供气模块。放电腔体内具有环境气体。高压电极与地电极彼此正对地设在放电腔体内，其间具有电极间隙，高压电极固定连接至放电间距调节器且与供电模块相连，可通过调节放电间距调节器调整电极间隙。气流装置包含与供气模块相连的工作气体通路和绝缘气体通路，用于向电极间隙平行通入绝缘气体和工作气体，绝缘气体和环境气体的击穿电压比工作气体击穿电压高。本发明移除了传统介质阻挡放电的固体介质，用气体绝缘层替代，避免了固体介质表面电荷累积影响，可应用于等离子体点火助燃和多层气体介质击穿等领域。

技术领域

本发明属于气体放电与放电等离子体技术领域，特别涉及了一种气体介质阻挡放电等离子体产生装置。

背景技术

等离子体是物质的第四态，是由大量正负带电粒子和中性粒子组成的，并表现出集体行为的一种中性集合体。根据电离程度的不同可以分为热平衡等离子体和低温等离子体。

介质阻挡放电(DBD,Dielectric Barrier Discharge)是工业上产生低温等离子体的主要手段。它可以在大气压或高于大气压条件下，方便地产生大面积的低温等离子体，不需要真空设备就能在较低的温度下，获得化学反应所需的活性粒子，在近百年的研究中，DBD被广泛应用于材料的表面处理、臭氧合成、紫外光源、环境保护等领域。DBD基本的电极结构是在两个金属电极之间的放电间隙上插入一个或者多个绝缘介质层。DBD中通常采用固体绝缘介质材料，如玻璃、有机薄膜、陶瓷等，绝缘介质层主要起到防止放电电流增长过快，阻止发生弧光甚至火花放电的作用。

气体介质阻挡放电(GBD，Gas-confined Barrier Discharge)是以气体作为绝缘介质，将放电气体与电极隔离开的一种放电形式。实质上就是以气体介质代替传统的固体绝缘介质，属于一种特殊的DBD结构，研究发现GBD既可以产生均匀的等离子体，也可以发生自组织放电现象。由于以绝缘气体材料代替固体介质，二次电子不是由残余的表面电荷提供，而是主要来源于彭宁电离以及真空紫外辐射产生的种子电子。目前，国内对该结构研究较少，该结构主要被应用于超音速飞机中燃料的点火助燃机理研究。

以下是几种典型的介质阻挡放电装置：

(1)放电间隙可调的封闭式介质阻挡放电平板反应器，见中国专利申请1(申请公布号CN206024218U)，此专利申请公开了一种间隙可调的平板DBD装置，如图1所示，调节螺丝101、螺母102、通孔玻璃板103、硅胶O型圈104、高压电极105、石英反应器106、接地电极107、等离子体区108、石英支管109。该装置中高压电极和螺丝为一体式结构，将高压电极置于反应器内部，通过调节硅胶O型圈厚度及螺母松紧，可实现封闭介质阻挡平板反应器放电间隙的调节；采用该装置结构简单，制造成本低，还可进行材料制备和有机废气处理。该装置采用固体介质材料，虽然能够实现放电间隙的连续调节，但是没有具体的刻度指示，读数困难，并且间隙的调节范围最大不能超过石英支管的直径，对于废气处理来说，装置体积太小，处理效率不高，不适用于气体介质阻挡放电。