[发明专利]介质阻挡放电等离子体喷流装置

说明书

技术领域

本发明属于等离子体发生装置，具体涉及一种介质阻挡放电等离子体喷流装置。

背景技术

现有技术中，从总体上说放电等离子体源有两类：一是低气压等离子体；二是大气压等离子体，如：电晕放电，介质阻挡放电等。还有其它分类方法：按等离子体的温度与电子温度的关系，分为平衡等离子体和非平衡等离子体；按等离子体温度高低，分为高、低温等离子体，并分别具有不同特点和性能，应用也不同。现有等离子体喷流装置主要分以下四种：

(1)交流非平衡等离子体喷流装置

如图1所示，Yong Cheol Hong etal.“Microplasma jet at atmosphericpressure”Appl Physics Letter 89，221504(2006)中，描述了一种大气压下以氮气为工作气体产生等离子喷流的装置，该装置包括高压电极3、接地电极15、介质圆片16、外介质容器14和电源(交流)10，高压电极3和接地电极15由介质圆片16隔开，并共同装于外介质容器14内，电源(交流)10连接高压电极3和接地电极15；工作时，电源(交流)10调至高压，频率20千赫兹，以3升/秒的流量速度向外介质容器14输入工作气体(氮气)6，在高压电极3和接地电极15间进行放电产生等离子体，并从出气端口4以约255米/秒的速度喷射出等离子体喷流5，等离子体喷流5长度6.5厘米，宏观温度接近室温。由于高压电极3和接地电极15都与等离子体喷流5直接接触，而且容易发生弧光放电，具体应用时不安全。

如图2所示，类似的装置还有Jialing Zhang etal.“A novel cold plasmajet generated by atmospheric dielectric barrier capillary discharge”thin solidfilms 506(2007))中描述的一种产生低温等离子体喷流的装置，该装置包括高压电极3、接地电极15、外介质容器14、气体调控开关8和电源(交流)10。高压电极3为钨材料电极，位于外介质容器14中央并与电源(交流)10连接，接地电极15紧贴外介质容器14外壁，工作气体6从进气端口7进入，由气体调控开关8控制其流量，操作时产生等离子体喷流5。该装置不足之处在于高压电极3裸露在外部空间中，并与等离子体喷流5直接接触，具体应用时不安全。

(2)射频非平衡等离子体喷流装置

如图3所示，E stoffels etal.“Plasma needle for in vivo medicaltreatment：recent developments and perpectives”Plasma Source Sci.Technol.15(2006)中，描述了一种射频等离子体针装置，该装置包括高压电极3、外介质容器14、介质管1、电源(射频)10。电源10为10兆赫兹的射频电源，与高压电极3相连。高压电极3为直径0.3毫米的钨丝，放置于直径4毫米的介质管1中央，顶端不包含于介质管1中，裸露于外部空间中，并与介质管1一起由底座兼通气结构17固定于外介质容器14中央，工作气体6从进气端口7输入。操作时能产生相应直径为2.5毫米的等离子体喷流5。但是，该装置的高压电极3顶端部分暴露于外部空间中，并与等离子体喷流5直接接触，具体应用时不仅不安全，而且产生的等离子体喷流5长度短、温度较高，距离高压电极3尖端1.5毫米和2.5毫米处的等离子体喷流5温度分别为90摄氏度和50摄氏度。

(3)微波非平衡等离子体喷流装置

由于采用磁电管微波发生器产生等离子体装置结构程序复杂，产生的等离子体喷流温度高，长度短，具体应用范围相对较窄，不详细介绍。

(4)脉冲直流非平衡等离子体喷流装置