一种利用悬浮电极喷枪产生大尺度等离子体羽的装置及方法制造方法及图纸

技术编号：42051933 阅读：9 留言：0更新日期：2024-07-16 23:31

本发明专利技术公开了一种利用悬浮电极喷枪产生大尺度等离子体羽的装置及方法，装置包括放电机构、供气机构和供电机构；放电机构包括悬浮电极、金属套、绝缘圆柱筒和金属板；悬浮电极设置在绝缘圆柱筒的内侧，悬浮电极下端高于绝缘圆柱筒下端；金属套安装在绝缘圆柱筒外壁上，金属套上端低于悬浮电极下端；金属板位于绝缘圆柱筒下方，金属板接地；供气机构包括供气管路，供气管路与悬浮电极上端连通；供电机构包括高压交流电源，高压交流电源与金属套电连接。通过设置悬浮电极、金属套和金属板，使得悬浮电极与金属套之间形成上游放电区域，金属套与金属板之间形成下游放电区域；设置悬浮电极，可起到增强放电的作用，提高产生大尺度等离子体羽的效果。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低温等离子体，特别是一种利用悬浮电极喷枪产生大尺度等离子体羽的装置及方法。

技术介绍

1、大气压气体放电产生的非平衡态等离子体具有广泛的应用前景，可用于工业、医学、环境、军事等领域，如材料生长、表面改性、杀菌消毒、伤口愈合、加工、环境污染物的处理、飞行器减阻以及航空器隐身等。因此，大气压等离子体技术是一个关系民生医疗、国家能源、环境、国防安全的重要技术。大尺度等离子体在应用时能大幅度提高应用效率。

2、现有技术中为了扩大等离子体羽尺度，常用的办法是把多个等离子体喷枪组合起来构成喷枪阵列（见公开文献ieee trans. plasma sci., 2019, 47（5）, 1926-1932）。由于等离子体喷枪阵列之间存在强烈的相互作用，使得阵列中的部分喷枪熄灭或者等离子体羽的偏折。利用单个喷枪产生等离子体羽，可以完全避免喷枪阵列之间的相互作用。提高单个喷枪产生的等离子体羽尺度，无疑是产生等离子体羽的更佳方法（见公开文献appl.phys. lett., 2017, 110, 024102）。但单个等离子体喷枪放电较弱，产生等离子体羽量较少，因此如何增强放电，提高产生的等离子体羽量，有必要深入进行研究。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种利用悬浮电极喷枪产生大尺度等离子体羽的装置及方法，以促进放电，增加产生大尺度等离子体羽量。

2、本专利技术提供了一种利用悬浮电极喷枪产生大尺度等离子体羽的装置，包括放电机构、供气机构和供电机构；

3、所述放电机构包括悬浮电极、金属套、绝缘圆柱筒和金属板；绝缘圆柱筒下端呈敞开结构；悬浮电极为一金属材质的圆柱筒，悬浮电极设置在绝缘圆柱筒的内侧，悬浮电极下端高于绝缘圆柱筒下端；金属套安装在绝缘圆柱筒外壁上，金属套上端低于悬浮电极下端；金属板位于绝缘圆柱筒下方，金属板接地；

4、所述供气机构包括供气管路，所述供气管路与悬浮电极上端连通，供气管路向悬浮电极输送工作气体；

5、所述供电机构包括高压交流电源，高压交流电源与金属套电连接；

6、所述悬浮电极与金属套之间形成上游放电区域，所述金属套与金属板之间形成下游放电区域。

7、优选的，所述供气机构还包括储气罐，储气罐内存储有工作气体，所述储气罐通过供气管路与悬浮电极上端连通，供气管路上设置有气阀、气压表和流量计。

8、优选的，所述悬浮电极和绝缘圆柱筒同轴设置。

9、优选的，所述金属套为上下两端敞开的金属圆筒或通过金属丝螺旋缠绕而成。

10、优选的，所述金属套下端高于绝缘圆柱筒下端，金属套下端与绝缘圆柱筒下端的距离为0.1 mm~50 mm。

11、优选的，所述悬浮电极的内径为1 mm~30 mm；所述绝缘圆柱筒的内径为1.1 mm~40mm；所述金属套长度为0.1 mm~50 mm；所述悬浮电极下端与金属套上端的距离为0.2 mm~50mm；所述悬浮电极的长度为3 mm~100 mm；绝缘圆柱筒的长度为3 mm~100 mm。

12、优选的，所述金属板为圆板，金属板的半径为1 mm~100 mm，金属板的厚度为0.1mm~100 mm，绝缘圆柱筒下端与金属板的距离为1 mm~80 mm。

13、本专利技术还提供了一种利用悬浮电极喷枪产生大尺度等离子体羽的方法，包括如下步骤：

14、a.设置如权利要求1所述的利用悬浮电极喷枪产生大尺度等离子体羽的装置；

15、b.通过供气管路向悬浮电极通入工作气体，经悬浮电极的下端流出，进入到绝缘圆柱筒内，并经绝缘圆柱筒的下端流出，依次进入到上游放电区域和下游放电区域；

16、c.打开高压交流电源的开关，高压交流电源向金属套施加高压交流电压，上游放电区域产生等离子体羽；

17、d.高压交流电源的输出电压从小至大逐渐增大，上游放电区域产生等离子体羽的同时，使得下游放电区域产生低温大尺度等离子体羽。

18、优选的，所述高压交流电源的输出频率范围是10~100 khz、输出电压峰值范围是1~70 kv。

19、优选的，所述供气管路通入悬浮电极的工作气体的流量为0.01~60 l/min。

20、本技术方案的益效果：通过设置悬浮电极、金属套和金属板，使得悬浮电极与金属套之间形成上游放电区域，金属套与金属板之间形成下游放电区域，从而增加放电区域；通过设置悬浮电极，可起到增强放电的作用，提高产生大尺度等离子体羽的效果。

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【技术保护点】

1.一种利用悬浮电极喷枪产生大尺度等离子体羽的装置，包括放电机构、供气机构和供电机构；

2.根据权利要求1所述的利用悬浮电极喷枪产生大尺度等离子体羽的装置，其特征在于，所述供气机构还包括储气罐（9），储气罐（9）内存储有工作气体，所述储气罐（9）通过供气管路（5）与悬浮电极（1）上端连通，供气管路（5）上设置有气阀（10）、气压表（11）和流量计（12）。

3.根据权利要求1所述的利用悬浮电极喷枪产生大尺度等离子体羽的装置，其特征在于，所述悬浮电极（1）和绝缘圆柱筒（3）同轴设置。

4.根据权利要求1所述的利用悬浮电极喷枪产生大尺度等离子体羽的装置，其特征在于，所述金属套（2）为上下两端敞开的金属圆筒或通过金属丝螺旋缠绕而成。

5.根据权利要求1所述的利用悬浮电极喷枪产生大尺度等离子体羽的装置，其特征在于，所述金属套（2）下端高于绝缘圆柱筒（3）下端，金属套（2）下端与绝缘圆柱筒（3）下端的距离为0.1 mm~50 mm。

6.根据权利要求5所述的利用悬浮电极喷枪产生大尺度等离子体羽的装置，其特征在于，所述悬浮电极（1）

7.根据权利要求6所述的利用悬浮电极喷枪产生大尺度等离子体羽的装置，其特征在于，所述金属板（4）为圆板，金属板（4）的半径为1 mm~100 mm，金属板（4）的厚度为0.1 mm~100 mm，绝缘圆柱筒（3）下端与金属板（4）的距离为1 mm~80 mm。

8.一种利用悬浮电极喷枪产生大尺度等离子体羽的方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的利用悬浮电极喷枪产生大尺度等离子体羽的方法，其特征在于，所述高压交流电源（6）的输出频率范围是10~100 kHz、输出电压峰值范围是1~70 kV。

10.根据权利要求8所述的利用悬浮电极喷枪产生大尺度等离子体羽的方法，其特征在于，所述供气管路（5）通入悬浮电极（1）的工作气体的流量为0.01~60 L/min。

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【技术特征摘要】

1.一种利用悬浮电极喷枪产生大尺度等离子体羽的装置，包括放电机构、供气机构和供电机构；

3.根据权利要求1所述的利用悬浮电极喷枪产生大尺度等离子体羽的装置，其特征在于，所述悬浮电极（1）和绝缘圆柱筒（3）同轴设置。

6.根据权利要求5所述的利用悬浮电极喷枪产生大尺度等离子体羽的装置，其特征在于，所述悬浮电极（1）的内径为1 mm~3...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵娜，
申请(专利权)人：邯郸学院，
类型：发明
国别省市：

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