[发明专利]用于产生自限式高密度空气等离子体的系统和方法

权利要求书

1.一种用于在大气压下产生自含式空气等离子体的方法，所述方法包括：

在第一点火区域中产生空气等离子体；

限制所述空气等离子体的径向膨胀；以及

将高压脉冲施加到二级点火区域中的所述空气等离子体上，其中所述高压脉冲使所述空气等离子体膨胀，加速离开所述二级点火区域，并且变成自含的，

其中将所述高压脉冲施加到所述空气等离子体进一步包括：

施加所述高压脉冲使其穿过由气隙隔开的负极和电极，其中所述空气等离子体完成了所述负极与所述电极之间的电路。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述空气等离子体是从等离子体源产生并且所述等离子体源是由以下各项组成的组的至少一员：爆丝、炸药、喷气等离子体、空心阴极等离子体、激光器、轨道炮、超高速等离子体源和微波驱动的等离子体源。

3.如权利要求1所述的方法，其中限制所述空气等离子体的径向膨胀进一步包括：

将屏蔽材料设置在所述空气等离子体源的周围，以将所述空气等离子体的膨胀集中在与所述第一点火区域和所述二级点火区域的纵轴平行的方向上。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述空气等离子体加速离开所述负极和所述电极并且形成自限式结构。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述自限式结构是环形结构或球体结构。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述自含式空气等离子体具有至少10¹⁰/cm³的电子密度。

7.一种用于在大气压下产生自含式空气等离子体的设备，所述设备包括：

第一点火区域，所述第一点火区域包含界定第一纵向空腔以容纳等离子体源的第一屏蔽材料；

点火装置，所述点火装置与所述第一点火区域连通以从所述等离子体源产生空气等离子体；

二级点火区域，所述二级点火区域与所述第一点火区域相邻，所述二级点火区域包含界定第二纵向空腔的第二屏蔽材料，其中所述第二纵向空腔与所述第一纵向空腔流体连通以接纳所述空气等离子体；以及

高压电路，所述高压电路包括至少一个电容器，所述高压电路与电压源连通以将高压脉冲施加到所述空气等离子体上，其中所述高压脉冲对所述空气等离子体加热并使其加速离开所述设备以在所述大气压下形成所述自含式空气等离子体，

其中将所述高压脉冲施加到所述空气等离子体进一步包括：

施加所述高压脉冲使其穿过由气隙隔开的负极和电极，其中所述空气等离子体完成了所述负极与所述电极之间的电路。

8.如权利要求7所述的设备，其中所述等离子体源是由以下各项组成的组的至少一员：爆丝、激光器、炸药、喷气等离子体、空心阴极等离子体、轨道炮、超高速等离子体源和微波驱动的等离子体源。

9.如权利要求7所述的设备，其中所述第二纵向空腔是圆柱形的并且所述自含式空气等离子体形成自限式结构。

10.如权利要求9所述的设备，其中所述自限式结构是环形结构或球体结构。

11.如权利要求7所述的设备，其中所述自含式空气等离子体具有至少10¹⁰/cm³或更高的电子密度。

12.一种用于在大气压下产生自含式环形空气等离子体的方法，所述方法包括：

施加第一高压脉冲使其穿过丝线以使所述丝线闪爆并且在正极与负极之间的第一点火区域中产生空气等离子体；

限制所述空气等离子体的径向膨胀，其中所述空气等离子体平行于所述丝线的纵轴行进至所述负极与加速器电极之间的第二点火区域；

施加第二高压脉冲使其穿过所述负极和所述加速器电极以对所述空气等离子体加热，其中受热的空气等离子体膨胀并且形成环形结构；以及

在所述大气压下从所述第二点火区域排放所述自含式环形空气等离子体。

13.如权利要求12所述的方法，进一步包括：

将刚性电绝缘材料设置在所述正极与所述负极之间，所述材料界定了围绕所述丝线的第一细长空腔并且所述细长空腔限制所述空气等离子体的所述径向膨胀。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述第一细长空腔具有大体圆柱形的构造。