[发明专利]压力温度可调的气体放电等离子体发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及气体放电等离子领域，尤其涉及一种可以提供不同压力和温度环境的压力温度可调的气体放电等离子体发生装置。

背景技术

等离子体是由大量相互作用的但仍处于非束缚状态下的带电粒子组成的宏观体系，是固态、液态、气态之外物质的第四态。将等离子体按照其中重粒子(分子、离子)的温度的高低，可以分为热平衡等离子体和非热平衡等离子体，后者又称为“冷”等离子体。冷等离子体主要由气体放电产生，其中的重粒子温度略高于室温，而电子温度很高。冷等离子体中除了有相当数量的电子和离子之外，还有大量的中性粒子(原子、分子和自由基、紫外光子)，它们比通常的化学反应器所产生的活性粒子种类更多、活性更强、更易于和所接触的材料表面发生反应，因此冷等离子体被用来对材料表面进行处理、医疗器械的杀菌消毒等领域。

同时，近些年得到进一步发展的等离子测量技术也展现出了极大的优势。利用等离子体电压和电流随着气动特性变化为原理的等离子体探针在航空航天等需要超高频测量的行业中有着巨大的潜力。这些方面的研究都需要能够提供恒定压力范围和温度范围的气体环境，所以能够安全稳定运行的压力温度可调的气体放电等离子体发生装置的出现就显现出了其重要性和必要性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种压力温度可调的气体放电等离子体发生装置，以能够提供绝对压力为0-1.1MPa之间的压力环境，能够承受最高100℃的气温，测量高频动态电信号，为需要稳定压力和温度范围的实验提供气体环境，并用于小件物品的材料表面改性和臭氧产生。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种压力温度可调的气体放电等离子体发生装置，该装置包括：

圆筒形的压力气罐01，用于为气体放电提供不同压力和温度的气体环境，罐体顶端和底端均安装有法兰盖；

安装于压力气罐顶端法兰盖上的安全阀02，用于防止充压过高而产生危险，当超过压力气罐所能够承受的最高压力时自动开启放气；

开在压力气罐侧壁的高压线入口03和地线出口09，高压线11通过高压线入口03接入压力气罐中，地线10通过地线出口09从压力气罐中引出；

对称设置于压力气罐侧壁的两个观察窗12，用于观察压力气罐内部的放电现象；

开在压力气罐侧壁的传感器接口13，用于为各种传感器接入压力气罐中提供气密性良好的通路；

泵组14，用于通过抽气和充气改变压力气罐内的空气压力；

阀门15，用于打开和关闭连接压力气罐与泵组之间的通路；

等离子体激励器05，通过高压线11和地线10，为等离子体放电件进行气体放电提供合适电压和频率的交流电；

连接于高压线的电压探头04，用于将高压线的高电压衰减后供高速示波器或板卡07采集；

连接于地线的电流探头06，用于将地线中的电流放大后供高速示波器或板卡07采集；

高速示波器或板卡07，用于采集并显示电压探头和电流探头传输的电信号；

电脑08，用来储存和处理高速示波器或板卡07采集到的数据。

上述方案中，所述压力气罐01采用的材料为碳钢，工作介质为空气，所承受压力为绝对压力0-1.1MPa，所承受温度为100℃，所述法兰盖采用螺栓与罐体固接。

上述方案中，所述地线10和高压线11连接于压力气罐内部的等离子体放电件的电极。

上述方案中，从所述传感器接口13接入的传感器及部件至少包括高精度气压表、热电偶、照度计和加热片。其中：所述高精度气压表用于测量压力气罐01内部的气体压力，量程为绝对压力0-1.1MPa，精度为0.4级，长期使用温度不超过80℃；所述热电偶为铠装热电偶，用于测量压力气罐01内部的气体温度，量程为0-500℃；所述照度计，用于测量压力气罐01内部等离子体亮度；所述加热片，用于给压力气罐01内部的气体加热使其温度升高，从而可以提供不同温度的气体环境。

上述方案中，所述等离子体激励器05由可产生高压高频电的标准波形交流电源及其控制器构成，控制器用于控制产生的交流电的幅值。

上述方案中，所述电压探头04、电流探头06与高速示波器或板卡07配合使用。

上述方案中，所述计算机08具有配置较高的处理器、较大的内存以及较大的存储量，以适合海量数据的高速处理运算。其中，所述配置较高的处理器至少为Intel公司的酷睿i7四核处理器，所述较大的内存至少为8G，所述较大的存储量至少为1T。