本发明专利技术公开了一种双通道大气压微波等离子体射流装置，属于大气压微波等离子体射流应用领域；其包括双通道同轴谐振器、脉冲调制微波电源和气路输入。双通道同轴谐振器由气体管道、大同轴腔和小同轴腔、SMA接口、腔体螺纹接口、空心同轴线组成。脉冲调制微波电源的微波能量由微波信号发生器产生，经功率放大器、定向耦合器传输至微波功率输出接口。气路输入包括气体储存瓶、减压阀、针阀和气体流量计，针阀和气体流量计可以控制工作气体的输入流量大小。本发明专利技术能够分离工作气体，实现等离子体射流中活性粒子的时空分布调节，并且产生的活性粒子密度大，可以有效地调节等离子体射流的温度，增大了微波等离子体射流的使用范围。增大了微波等离子体射流的使用范围。增大了微波等离子体射流的使用范围。
【技术实现步骤摘要】
一种双通道大气压微波等离子体射流装置
[0001]本专利技术涉及大气压微波等离子体射流应用
，具体为一种双通道大气压微波等离子体射流装置。
技术介绍
[0002]等离子体被称为物质的第四态，其中富含大量高活性粒子，被广泛用于材料改性、环境处理、辅助燃烧、生物医疗等领域。通常在实际生产中可由气体放电的形式产生等离子体，如：电晕放电、微波放电、介质阻挡放电等。其中微波放电产生的等离子体具有粒子活性大、密度高等优点，在辅助点火、化学元素探测、材料表面处理、医学杀菌和伤口处理等领域有着巨大的应用前景。但是常见的大气压微波等离子体产生设备都是千瓦级的，并且具有复杂的结构，不利于节约能源和小型化应用。同轴谐振器是根据传输线原理设计的一种低功率微波等离子体源，在大气压环境中使用较低的微波功率即可产生并维持放电，并且同轴谐振器相比于其他千瓦级的微波放电而言，其尺寸大大减小。
[0003]中国专利《一种同轴等离子体炬及低功率微波微等离子体激发装置》(申请号：202111232706.7,授权公开号：CN113923847A，授权公开日：2022
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11)公开了一种同轴等离子体炬及低功率微波微等离子体激发装置，该装置可以将常压微等离子体的微波自动激发功率降至10W，同时极大的缩小了该结构的体积。但是此装置仅适用于单一气体下工作，并且无法通过微波电源调节等离子体射流的温度，导致其应用范围受到限制。
[0004]中国专利《一种空气微波等离子体射流表面处理装置》(申请号：202011110550.0，授权公开号：CN112135409A，授权公开日：2020
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25)公开了一种空气微波等离子体射流表面处理装置，该装置包括微波电源、圆柱形同轴谐振腔。此装置可以调节同轴线的位置，能够较好的满足谐振匹配，并且该装置可以在混合气体下工作，具有较好的实用性。但是此装置在混合气体工作时，工作气体会在谐振腔中先预混合，无法将工作气体分离，不能实现等离子体射流中不同活性粒子时空分布调节。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种可以实现等离子体射流的活性粒子时空分布调节，并且可以有效控制等离子体射流温度的双通道大气压微波等离子体射流装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种双通道大气压微波等离子体射流装置，包括双通同轴谐振器、脉冲调制微波电源和气路输入；所述双通道同轴谐振器由气体管道、大同轴腔和小同轴腔、SMA接口、腔体螺纹接口、空心同轴线组成；所述大同轴腔与小同轴腔通过腔体螺纹接口组合成完整的谐振腔体，空心同轴线固定在谐振器上，工作气体由气体管道通入谐振器和空心同轴线中；所述SMA接口用于微波功率的馈入，并在开口端产生场强；
[0008]所述脉冲调制微波电源的微波能量由微波信号发生器产生，其微波参数由脉冲信
号调制器进行手动调节，所述微波信号发生器产生的微波能量经功率放大器和定向耦合器传输至SMA接口；
[0009]所述气路输入包括气体储存瓶、减压阀、针阀和气体流量计，针阀和气体流量计用于控制工作气体的输入流量大小。
[0010]更进一步地，所述大同轴腔和小同轴腔由铜制成，其大同轴腔的外径为24mm,内径为14mm，长20mm，小同轴腔的外径为10mm，内径8mm，长30mm，其腔体螺纹接口的外径为14mm。
[0011]更进一步地，所述大同轴腔和小同轴腔组成的谐振器设置为一端短路一端开路，用于微波馈入后在开口端获得最大场强。
[0012]更进一步地，所述空心同轴线由铜制成，其内径和外径分别为1mm、2mm。
[0013]更进一步地，所述SMA接口距短路端为3mm。
[0014]更进一步地，所述气体管道由塑料材料制成，其入气端内径为4mm，外径为6mm，并以胶粘的方式固定在大同轴腔上。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0016]1、本专利技术提供的一种双通道大气压微波等离子体射流装置，将脉冲调制微波电源在普通微波电源技术上添加了脉冲调制技术，通过控制脉冲调制的占空比和脉冲调制频率可以有效调节等离子体射流的温度，增加了微波等离子体射流的适用范围。
[0017]2、本专利技术提供的一种双通道大气压微波等离子体射流装置，脉冲调制微波电源的脉冲功率上升速度高达2kW/μs，具有较大的脉冲陡度，高脉冲陡度有利于增加高能电子的数量，从而增大活性粒子的浓度，提高了微波等离子体在实际应用中的效率。
[0018]3、本专利技术提供的一种双通道大气压微波等离子体射流装置，双通道同轴谐振器基于传输线理论，合理的设计了谐振腔的长度，可以在较低的入射功率输入下，在开口端产生等离子体。
[0019]4、本专利技术提供的一种双通道大气压微波等离子体射流装置，将同轴线设计成气体传输管道，有效地将混合气体分离，通过添加外施功率可以在开口端得到具有时空分布的等离子体射流，可以实现不同活性粒子的时空分布调节。
附图说明
[0020]图1为本专利技术装置的原理工作示意图。
[0021]图2为基于本专利技术装置的Ar等离子体射流状态示意图；
[0022]图3为基于本专利技术装置的纯Ar/N2等离子体射流状态示意图；
[0023]图4为基于本专利技术装置的He等离子体射流状态示意图；
[0024]图5为基于本专利技术装置的纯He/N2等离子体射流状态示意图；
[0025]图6为基于本专利技术装置的Ar/CF4等离子体射流的时变电子密度示意图。
[0026]图中：1、气体管道；2、大同轴腔；3、SMA接口；4、腔体螺纹接口；5、小同轴腔；6、空心同轴线；7、脉冲信号调制器；8、定向耦合器；9、功率放大器；10、微波信号发生器；11、气体流量计；12、针阀；13、减压阀；14、气体储存瓶。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]请参阅图1，本专利技术实施例中提供一种双通道大气压微波等离子体射流装置，包括双通同轴谐振器、脉冲调制微波电源和气路输入；双通道同轴谐振器由气体管道1、大同轴腔2和小同轴腔5、SMA接口3、腔体螺纹接口4、空心同轴线6组成；大同轴腔2与小同轴腔5通过腔体螺纹接口4组合成完整的谐振腔体，空心同轴线6固定在谐振器上，气体管道1由塑料材料制成，其入气端内径为4mm，外径为6mm，并以胶粘的方式固定在大同轴腔2上，工作气体由气体管道1通入谐振器和空心同轴线6中，空心同轴线6由铜制成，其内径和外径分别为1mm、2mm；SMA接口3用于微波功率的馈入，并在开口端产生场强；大同轴腔2本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双通道大气压微波等离子体射流装置，其特征在于，包括双通同轴谐振器、脉冲调制微波电源和气路输入；所述双通道同轴谐振器由气体管道(1)、大同轴腔(2)和小同轴腔(5)、SMA接口(3)、腔体螺纹接口(4)、空心同轴线(6)组成；所述大同轴腔(2)与小同轴腔(5)通过腔体螺纹接口(4)组合成完整的谐振腔体，空心同轴线(6)固定在谐振器上，工作气体由气体管道(1)通入谐振器和空心同轴线(6)中；所述SMA接口(3)用于微波功率的馈入，并在开口端产生场强；所述脉冲调制微波电源的微波能量由微波信号发生器(10)产生，其微波参数由脉冲信号调制器(7)进行手动调节，所述微波信号发生器(10)产生的微波能量经功率放大器(9)和定向耦合器(8)传输至SMA接口(3)；所述气路输入包括气体储存瓶(14)、减压阀(13)、针阀(12)和气体流量计(11)，针阀(11)和气体流量计(12)用于控制工作气体的输入流量大小。2.如权利要求1所述的一种双通道大气...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈兆权，程涛，陈思乐，杨洁，洪伶俐，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：
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