[发明专利]一种紧凑型大功率空心阴极放电装置

说明书

本发明公开了一种紧凑型大功率空心阴极放电装置，包括密封管、空心阴极管、阴极板、第一绝缘板、辅助阳极板、绝缘管、永磁体、环状阳极板、第三水冷通道和控制电源，空心阴极管安装在阴极板上；密封管与阴极板连接，并将空心阴极管套入其中；该密封管顶部还设有气体导入口；第一绝缘板用于实现阴极板和辅助阳极板的绝缘；绝缘管设置在第一绝缘板上；永磁体和第三水冷通道均设置在辅助阳极板外部；环状阳极板与辅助阳极板底部间隔30～50厘米；控制电源分别与阴极板、辅助阳极板和环状阳极板连接。本发明结构简单、功率大，等离子体的参数区间宽，可以应用到更宽广的科研和工业应用中。

技术领域

本发明涉及低温等离子体技术领域，具体涉及的是一种紧凑型大功率空心阴极放电装置。

背景技术

目前，在工业和科研应用领域，低温等离子体技术在材料表面处理、冶金、辅助燃烧等方面发挥了巨大的作用以及良好的应用前景。在实际应用过程中需要根据工艺参数和应用工环境的不同，选择合适的等离子体源。然而，在现有的等离子体应用中，由于限定于特定的等离子体产生原理、处理对象的尺寸和结构特点，导致了其装置普遍较复杂，并且只能对单一的样品进行处理。因此，这样的等离子体装置扩散到其它方面较困难。

而公开号为CN102376521A，名称为“等离子体处理装置和等离子体控制方法”公开的技术方案，则是利用多个同心圆环状的空心阴极放电，形成较大面积的等离子体，然后通过改变阴极和阳极之间的电压调节等离子体的密度。但其对电源功率的需求很大，装置结构较复杂。

此外，对于很多空心阴极放电装置而言，由于受到热效应的影响，等离子体放电一般处在辉光放电区间，因此，等离子体放电功率提高困难。另外，如商用的电感耦合等离子体源，微波等离子体放电源等，由于功率溃入的方式为间接性，能量利用效率普遍不高，等离子体离化率也相对较低，因而也难提高等离子体功率。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种紧凑型大功率空心阴极放电装置，其可以产生高离化率的等离子体束流，并提高能量转化效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种紧凑型大功率空心阴极放电装置，包括密封管、空心阴极管、阴极板、第一绝缘板、辅助阳极板、绝缘管、永磁体、环状阳极板、第三水冷通道和控制电源，其中：

所述空心阴极管安装在阴极板上并且可以前后调节移动；

所述密封管与阴极板连接，并将空心阴极管套入其中，以实现对空心阴极管的密封，并为空心阴极管的移动预留余量；该密封管顶部还设有用于将气体输入至空心阴极管中的气体导入口；

所述辅助阳极板用作等离子体的弧电极，所述第一绝缘板用于实现阴极板和辅助阳极板的绝缘；

所述绝缘管设置在第一绝缘板上，用于防止等离子体起弧打火；

所述永磁体和第三水冷通道均设置在辅助阳极板外部；

所述环状阳极板用作等离子体的工作电极，其与辅助阳极板底部间隔30～50厘米，并与空心阴极管之间形成高密度等离子体束流；

所述控制电源包括起弧电源和恒定电流源，其中，起弧电源分别与阴极板和辅助阳极板连接；恒定电流源正极通与环状阳极板连接，负极与阴极板连接。

进一步地，所述阴极板内还开设有用于通入冷却水以对空心阴极管进行冷却的第一水冷通道。

再进一步地，所述辅助阳极板内还开设有用于通入冷却水以防止空心阴极管发生烧蚀、并损坏阴极板的第二水冷通道。

更进一步地，所述辅助阳极板上还设有第二绝缘板。

作为优选，所述空心阴极管为钽管或钽合金管，其安装在阴极板的中心轴线上，并通过螺钉锁紧。