[发明专利]多通道电容耦合式等离子体射流装置及工作方法

说明书

本发明提供了一种多通道电容耦合式等离子体射流装置及工作方法，包括：气体导流和混合结构、等离子体发生器、射频电路以及进气管道；所述气体导流和混合结构通过所述进气管道连通所述等离子体发生器；所述射频电路电连接所述等离子体发生器；所述等离子体发生器内安装阳极板、阴极板以及绝缘介质板；所述阳极板和所述阴极板之间安装所述绝缘介质板，所述绝缘介质板设置有多个反应通道。本装置各射流单元的流量可分别独立控制，使得线状射流的去除函数可以精确计算和调控，因而可以实现复杂表面的精细、高效修形。

技术领域

本发明涉及大气等离子体发生装置设计和工作方法，具体地，涉及多通道电容耦合式等离子体射流装置及工作方法。

背景技术

大气等离子体加工技术，是一种在20世纪90年代提出并逐渐发展起来的新型加工方法，是一种化学刻蚀的材料去除方式。加工时，在大气环境中，某些惰性气体电离形成等离子体态，使得含氟反应气体在该条件下被激发形成活性反应原子，并与待加工材料发生化学反应，生成气体产物而实现材料去除。大气等离子体加工具备其他加工方法所不能同时具备的优势，如材料去除率高、非接触式的加工不会产生亚表面损伤、去除量可通过理论计算和分析解算等，因而有望被应用于硬脆性材料自由曲面零件及其表面微结构的加工。

按照加工装置分类，大气等离子体加工主要可分为微波等离子体加工(MWP,Micro Wave Plasma)、电容耦合等离子体加工(CCP,Capacity Coupled Plasma) 和电感耦合等离子体加工(ICP,Inductively Coupled Plasma)三种。前两种工艺激发出的等离子体温度均可达300-600℃，而CCP激发的等离子体温度较低，从几十度到几百度不等。因此，它对待加工表面的热影响较小，且修形和抛光等更加精细。

然而，单个等离子体射流的加工效率较低，尤其在面对复杂自由曲面等结构时，加工速度较慢，无法满足工业生产中对快速高效加工或抛光大面积复杂结构件的需求；相比而言，将多个等离子体射流组合成射流阵列，可以增大处理面积，有望大大提升加工效率。具体到本专利，即希望解决等离子体射流组合成射流阵列且稳定有效的问题。

专利文献CN110213872A公开了一种等离子体射流辅助装置，包括：检测控制模块、间隔调整器和接地引流片；检测控制模块与等离子体射流装置中的高压电源输出端连接；间隔调整器顶面开口，位于等离子体射流喷口处，底面分布有通孔和凹槽，等离子体射流装置产生的等离子体射流通过底面通孔流出；接地引流片嵌入所述间隔调整器的底面凹槽中，并与公共地极连接；检测控制模块，用于实时监测等离子体射流装置的电压电流状态，并在发生故障时断开等离子体射流装置的高压电源；间隔调整器，用于控制等离子体射流的长度并固定接地引流片；接地引流片，用于引导放电等离子体电流。

专利文献CN106572585B公开了：一种等离子体发生器，包括基体组件和喷头组件；基体组件包括第一壳体和第一供电电路，其中，第一壳体的内部设置有能够供气的通气腔体，第一供电电路能够与电源电连接；喷头组件能够与基体组件可拆卸连接，喷头组件包括第二壳体和电离装置，第二壳体的内部设置有电离腔体，电离装置将电离腔体内部的气体电离成等离子体流；当基体组件与喷头组件连接时，第一壳体与第二壳体连接，第一供电电路与电离装置电连接，通气腔体与电离腔体导通。但是该专利文献的不足之处是：该装置只能调控射流的面积，所以没有能够解决多通道射流的技术问题。

专利文献CN104936370B公开了：一种大气压低温等离子体射流阵列可调装置，其中：单个等离子体发生器与螺柱套管通过胶结固定；螺柱套管与箱体之间螺纹连接，且螺纹连接处用密封硅脂进行润滑和密封；箱体上端通入工作气体，并通过过滤丝网均匀流入等离子体发生器中；旋拧螺柱套管可以调整螺柱套管相对箱体位置进行上下调节，进而可以带动等离子体发生器进行上下调节；通过旋拧圈数和螺距可以计算出调节距离；通过对单个等离子体发生器的上下位置调节可以实现等离子体射流阵列的多种组合调节，且适用于现有的线性阵列和环形阵列的不同阵列形式。但是该专利文献的不足之处是：该专利侧重于调整阵列，存在多组阳极和阴极互相干扰的问题，不能稳定有效的实现等离子体射流组合成射流阵列。