【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种气体放电等离子体发生装置，具体地说是一种利用微空腔放电获取大体积等离子体的系统及方法。
技术介绍
1、随着气体放电在产生等离子体领域的逐步深入，微放电等离子体技术在环境治理、材料改性与制备、灭菌消毒等领域得到越来越广泛的应用。微放电等离子体可以产生高密度的高能粒子和活性粒子。微空腔放电可以在高气压环境中，在稀有气体与分子气体中，以及在直流放电与脉冲放电模式下，均可稳定地进行，并且可以产生高密度、大体积的等离子体，还能在一定程度上抑制辉光放电向弧光放电的转化，因此，微空腔放电越来越受到研究者的关注。
2、现有产生微放电等离子体的基本方式是放电被限制在较小的空间区域内进行。产生微放电等离子体的方法主要有微空腔放电法、微介质阻挡放电法以及毛细管放电法等多种放电形式。微空腔放电法可以产生空心阴极效应，但微腔放电产生的高密度等离子体一般被限制在微空腔内，由于微空腔的尺寸一般在毫米量级以下，因此微空腔放电所产生的高密度等离子体的体积很小，一般在立方毫米甚至以下量级。虽然微空腔内产生的等离子体的密度很高，但微空腔外的等离子密度会出现急剧下降，这对于微空腔放电的应用是十分不利的。因此，如何获取较大体积高密度等离子，一直以来都是等离子体领域关注的热点问题之一。另外，高等离子体密度还容易使阴极腔内部发热，对放电电极会产生一定的烧蚀，由此降低了系统的使用寿命，也会影响放电的稳定性。而高电场的较大阴极位降，对放电的稳定性也会产生较大的不利影响。
技术实现思路
1、本专利技术的
2、本专利技术的目的是这样实现的：
3、一种利用微空腔放电获取大体积等离子体的系统，包括：
4、真空放电室，为石英玻璃制封闭腔室，在其上设有进气口、出气口和电极线接口，并内置有相对设置的正偏置阳极和微空腔阴极；所述正偏置阳极是在钼片上分布有气孔和指向微空腔阴极的钼针；所述微空腔阴极是在两层钼片之间夹有陶瓷片，形成三层结构的阴极板，在阴极板的中部开有贯穿阴极板的微空腔；
5、正高压直流电源，其负极接地，其正极连接正偏置阳极的钼片和钼针；正高压直流电源用于为正偏置阳极提供正的偏置电压；
6、负高压直流电源，其正极一路接地，另一路经限流电阻r2连接微空腔阴极中与正偏置阳极相对的钼片；其负极经限流电阻r1连接微空腔阴极中与正偏置阳极相背的钼片；负高压直流电源用于为微空心阴极提供负高压；
7、真空泵，通过抽气管路连接在真空放电室的出气口，用于控制真空放电室内的气体压强；以及
8、气源，通过进气管路连接在真空放电室的进气口，用于向真空放电室内提供放电气体。
9、进一步地，本专利技术系统还包括：
10、质量流量计，串接在进气管路中，用于控制进入真空放电室内的气体流速；以及
11、气压表，通过管路连接在真空放电室的气压表接口，用于实时显示真空放电室内的气体压强。
12、进一步地，所述真空放电室是由石英玻璃制成的管体，管体两端的端口由端盖封盖，以形成封闭的腔室；在真空放电室的管体上开设有电极线接口和气压表接口；所述进气口和所述出气口分设在真空放电室的两个端盖上。
13、进一步地，所述正偏置阳极通过支架固定在真空放电室内的靠近出气口的一端；所述微空腔阴极嵌入带凹槽的石英玻璃环中，并设置在真空放电室内的靠近进气口的一端，在真空放电室的内壁沿圆周均布有三根与管体中心线平行的轨道，所述石英玻璃环的外缘上的卡口卡接在轨道上。
14、进一步地，在真空放电室内产生等离子体放电的条件之一是：向真空放电室内以不大于30slm的质量流通入稳定的气体。
15、本专利技术系统是以直流高压电源作为输入电源，利用具有流动气体控制的真空放电室，在微空腔阴极与正偏置阳极之间产生较大体积的高密度等离子体。采用全透明放电腔室结构，配合进气和排气、阴极卡槽、气压测量管路等措施，使放电过程的测量与拍照更加便利，易于控制和调整放电参数。通过控制正偏置阳极的电压以及气体流量等参数的变化，可以在流动单一气体或混合气体的环境条件下，产生高密度大体积的稳定放电等离子体。本专利技术在控制气体流速和电流范围等相关条件下，可以实现高密度的稳定的等离子体的产生。通过调节输入端直流电源电压、电极间距、混合气体比例等参数，可以改变微放电等离子体的密度、电流值以及放电空间的等离子体参数等。
16、本专利技术通过正偏置阳极提供的电场，相应减弱了微空腔放电中的阴极位降；通过流动气体的引入，有效降低了阴极腔内的温度，并降低了电极的烧蚀，从而在一定程度上解决了产生高密度等离子体时伴随产生的放电不稳定性的问题。同时通过正偏置阳极的引入，将微空腔阴极中的微空腔内的高密度等离子引出，从而增大了高密度等离子的生成体积，其放电体积可以达到10cm3以上。
17、本专利技术采用金属针阵列结合平板电极形成正偏置阳极的结构，可以使正偏置阳极周围的电场强度大大提升。这一方面对微空腔阴极内部发射出的电子可起到更大的吸引作用，从而促进微空腔阴极和正偏置阳极放电空间的击穿，使击穿电压和击穿电流大大降低，更容易获得大体积高密度等离子体；另一方面，这种电极结构的设计，可以使微空腔阴极和正偏置阳极间的电离、激发得到一定的提升，从而使放电空间密度更高。流动气流的引入，一方面在气流的作用下可以将微空腔内的电子带入微空腔与正偏置阳极间的放电空间；另一方面，流动气体可以有效降低电极温度，从一定程度上克服了微放电电极的烧蚀。全透明的真空放电室设计以及接口和管道的设计，使实验操作更简单，测量结果更加可控和准确。
18、本专利技术的目的还可这样实现：
19、一种利用微空腔放电获取大体积等离子体的方法，包括以下步骤：
20、s1、设置本专利技术利用微空腔放电产生大体积等离子体的系统。
21、s2、通过气源和质量流量计，向真空放电室内充入气体，然后利用真空泵抽气；经若干次的充气和抽气，使真空放电室内的气体压强达到0.1pa以下；静置2min-3min，使真空放电室内的反应环境趋于稳定状态。
22、s3、向真空放电室内以不大于30slm的质量流通入气体，待气体状态稳定后，接通负高压直流电源，微调输出的负直流电压，真空放电室内出现由微空腔阴极向正偏置阳极方向的空间生成发光光柱的现象，使放电空间产生放电击穿；继续升高放电电流，产生的等离子体的体积随之增大。
23、进一步地，在步骤s3中，形成大体积高密度等离子体放电的条件是：通入气体的流量达到15slm，在微空腔阴极的微空腔外的电子密度增加到1011cm-3量级。
24、本专利技术是以直流高压电源作为输入电源，在流动气体的控制下，在微空腔阴极与正偏置阳极之间产生较大体积的高密度等离子体，实现了在流动单一气体或混合气体环境下产生高密度大体积的稳定放电等离子体。通过控制气体流速和电流范围等本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用微空腔放电获取大体积等离子体的系统，其特征是，包括：
2.根据权利要求1所述的利用微空腔放电获取大体积等离子体的系统，其特征是，还包括：
3.根据权利要求1或2所述的利用微空腔放电获取大体积等离子体的系统，其特征是，所述真空放电室是由石英玻璃制成的管体，管体两端的端口由端盖封盖，以形成封闭的腔室；在真空放电室的管体上开设有电极线接口和气压表接口；所述进气口和所述出气口分设在真空放电室的两个端盖上。
4.根据权利要求3所述的利用微空腔放电获取大体积等离子体的系统，其特征是，所述正偏置阳极通过支架固定在真空放电室内的靠近出气口的一端；所述微空腔阴极嵌入带凹槽的石英玻璃环中，并设置在真空放电室内的靠近进气口的一端，在真空放电室的内壁沿圆周均布有三根与管体中心线平行的轨道，所述石英玻璃环的外缘上的卡口卡接在轨道上。
5.根据权利要求1或2所述的利用微空腔放电获取大体积等离子体的系统，其特征是，在真空放电室内产生等离子体放电的条件之一是：向真空放电室内以不大于30SLM的质量流通入稳定的气体。
6.一种利用微空腔放电获
7.根据权利要求6所述的利用微空腔放电获取大体积等离子体的方法，其特征是，在步骤S3中，形成大体积高密度等离子体放电的条件是：通入气体的流量达到15SLM，在微空腔阴极的微空腔外的电子密度增加到1011cm-3量级。
...【技术特征摘要】
1.一种利用微空腔放电获取大体积等离子体的系统，其特征是，包括：
2.根据权利要求1所述的利用微空腔放电获取大体积等离子体的系统，其特征是，还包括：
3.根据权利要求1或2所述的利用微空腔放电获取大体积等离子体的系统，其特征是，所述真空放电室是由石英玻璃制成的管体，管体两端的端口由端盖封盖，以形成封闭的腔室；在真空放电室的管体上开设有电极线接口和气压表接口；所述进气口和所述出气口分设在真空放电室的两个端盖上。
4.根据权利要求3所述的利用微空腔放电获取大体积等离子体的系统，其特征是，所述正偏置阳极通过支架固定在真空放电室内的靠近出气口的一端；所述微空腔阴极嵌入带凹槽的石英玻璃环中，并设置在真空...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。