[发明专利]一种辉光放电等离子体生成装置

说明书

本发明公开了一种辉光放电等离子体生成装置，包括接地电极，阻挡介质，高压电极、悬浮电极和气体间隙。其中，高压电极与悬浮电极的间距小于500μm并与阻挡介质和接地电极保持平行。该电极结构接通电源后，高压电极和悬浮电极之间的微小间隙先放电，放电产生的电子为气体间隙提供初始放电电子，使存在一定电场强度的气体间隙在足够多的初始电子的作用下产生均匀的辉光放电等离子体。本发明在相同的技术条件下能够产生均匀的空气辉光放电等离子体或者等离子体射流，降低了生产成本，简化了处理装置的结构，提高了生产效率。

技术领域

本发明属于气体放电等离子体生成技术领域，更具体地，涉及一种辉光放电等离子体生成装置。

背景技术

近年来，材料工程与科学领域在工业应用中呈现出空前的发展前景。而材料表面改性作为一种改善材料表面属性的新技术在材料科学与科学领域的发展中扮演着不可或缺的重要角色。所谓的表面改性技术(surface modified technique) 是采用化学的、物理的方法改变材料或工件表面的化学成分或组织结构以提高机器零件或材料性能的一类热处理技术。它包括化学热处理(渗氮、渗碳、渗金属等);表面涂层(低压等离子喷涂、低压电弧喷涂、激光重熔复合等薄膜镀层、物理气相沉积、化学气相沉积等)和非金属涂层技术等。这些用以强化零件或材料表面的技术，赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射、导电、导磁等各种新的特性。使原来在高速、高温、高压、重载、腐蚀介质环境下工作的零件，提高了可靠性、延长了使用寿命，具有很大的经济意义和推广价值。

而低温等离子体技术作为一种新的表面改性手段，能快速、高效、无污染地改善材料的表面性能，赋予新的特征，同时又不改变材料的本体特点，已经越来越被世界各国的研究人员所重视，等离子体表面处理是利用气体放电产生的等离子体对材料表面进行物理和化学反应。参与反应的有激发态粒子、自由基和离子，也包括等离子体辐射紫外线的作用。通过表面反应有可能在表面引入特定官能团，产生表面活化和刻蚀，形成交联结构或生成表面自由基。这些作用一般不是单一的，往往某种作用为主，几种作用并存。正是这些作用决定了等离子体表面处理的有效性。

应用于材料表面处理的等离子体放电形式主要有电晕放电等离子体、低气压辉光放电等离子体、常规介质阻挡间隙放电以及大气压辉光放电等离子体。其中，电晕放电等离子体放电极不均匀，放电功率低，导致对材料表面的改性不够均匀，改性效果不佳；低气压辉光放电虽然放电均匀，对材料表面改性效果良好，但是必须配备必要的低气压设备，处理工序复杂，生产成本高，难以实现大规模工业化应用；常规的板-板电极结构、或者线-板电极结构的介质阻挡放电虽然具有足够的能量且可以在大气压空气环境下对材料表面进行连续处理，但放电不够均匀，容易产生细丝状的流注放电，从而引起放电处温度局部过高，导致被处理材料局部灼伤或穿孔；而大气压辉光放电则可以避免上述问题，放电均匀，功率适中，容易实现工业化应用，是进行材料表面处理的最佳放电形式。但是，在大气压空气条件下很难形成均匀稳定的辉光放电等离子体。

目前，存在一些利用等离子体对材料进行表面处理的发明专利。其中，公开号为CN1932132A、名称为纺织品和无纺布等离子体表面处理装置的中国专利申请，公开了一种使用大气压空气等离子体对纤维织物进行表面处理的装置，该专利采用的放电形式是一般意义上的介质阻挡放电，高压电极和接地电极间存在空气间隙，且不含任何提供初始电子的结构或者方法，放电电压偏高，放电成细丝状的流注放电，因而，在处理效果方面，由于放电为不均匀的流注放电，造成对材料表面的处理不够均匀，且容易引起放电处温度局部过高，导致被处理材料局部灼伤或穿孔。

公开号CN203128919U、名称为纺织品表面处理机的中国实用新型专利，采用的结构与前述发明专利申请类似，也是采用丝状放电的形式对表面织物进行处理，CN02151228.0中国发明专利申请，也是采用类似的间隔开的电极，且不含任何提供初始电子的结构或者方法，这种放电容易转化为丝状放电，造成对材料表面的处理不够均匀，且容易引起放电处温度局部过高，导致被处理材料局部灼伤或穿孔。