[实用新型]一种基于热电子发射阴极的等离子体发生装置

权利要求书

1.一种基于热电子发射阴极的等离子体发生装置，包括加热单元、等离子体发生单元和供气单元组成，其特征在于：

所述加热单元包括电热件(10)、高温绝缘套管(11)、绝缘隔热组件(12)、接线端子(13)和电源(14)；所述电热件(10)安装在高温绝缘套管(11)内，两端通过绝缘隔热组件(12)的两根接线端子(13)接电源(14)输出端；所述高温绝缘套管(11)为筒状结构，其一侧封闭，另一侧与绝缘隔热组件(12)固定连接，将电热件(10)包含在内，构成一个密封加热空间；通过调节所述电源(14)输出电压，能改变电热件(10)发热功率，控制高温绝缘套管(11)表面温度；

所述等离子体发生单元包括热电子发射阴极(20)、阳极筒(21)、高压电源(22)和高压接线端子(23)；所述阳极筒(21)为整体接地的圆筒状结构，同轴设在电子发射阴极(20)外部；阳极筒(21)一端开设有喷嘴(25)，用于喷射等离子体，另一端固定在绝缘隔热组件(12)上；所述热电子发射阴极(20)为筒状结构，贴附安装在高温绝缘套管(11)外表面，以接受其发出的热量；热电子发射阴极(20)开口一端固定在所述绝缘隔热组件(12)上；所述热电子发射阴极(20)与所述高温绝缘套管(11)同轴设置，用于发射电子；所述高压电源(22)输出高压端作高压极通过高压接线端子(23)与所述热电子发射阴极(20)相连，高压电源(22)输出另一端作为地极接地；

所述高压电源(22)输出电压可调节，用于改变热电子发射阴极(20)工作电压，控制等离子体发生密度；

所述供气单元包含高压气罐(30)，其通过气管(31)穿过所述绝缘隔热组件(12)与阳极筒(21)和热电子发射阴极(20)构成的腔体相通，用于向热电子发射阴极(20)和阳极筒(21)构成的放电空间提供工作气氛；

工作时，经过电热件(10)加热，热电子发射阴极(20)在高压作用下发射电子，产生等离子体，并在供气单元产生的气流作用下，形成等离子体射流，从所述喷嘴喷射。

2.如权利要求1所述的等离子体发生装置，其特征在于：

所述电热件(10)为呈U形的电热丝，其材料为镍铬合金或者钨，线径0.5mm～5mm，呈螺旋状安装在高温绝缘套管内，所提供温度不低于1500℃。

3.如权利要求1所述的等离子体发生装置，其特征在于：

所述高温绝缘套管(11)长度2～50cm，筒外径1～5cm，采用包括石英管或刚玉管在内的耐高温绝缘材料制作。

4.如权利要求1所述的等离子体发生装置，其特征在于：

所述高压电源(22)额定工作功率5～20kW，输出电压为0～20kV连续可调，输出为直流电。

5.如权利要求1所述的等离子体发生装置，其特征在于：

所述高压气罐(30)所储气体为包括Ar惰性气体或CO₂在内的还原性非可燃性气体，容积为30L～300L，工作压力为0.1MPa～0.7Mpa。

6.如权利要求1所述的等离子体发生装置，其特征在于：

所述供气单元的气路设有气压表，用于监测高压气罐(30)气压。

7.如权利要求1所述的等离子体发生装置，其特征在于：

所述绝缘隔热组件开设有多个通气孔，供气单元气管通过各通气孔与阳极筒(21)和热电子发射阴极(20)构成的腔体相通。