[实用新型]大气压辉光等离子体发生装置及纺织材料处理装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种等离子体发生装置，尤其涉及一种大气压辉光等离子体发生装置及纺织材料处理装置。

背景技术

目前，大气压等离子体虽然在工业应用中有着广泛的前景，但是并没有大规模地应用于工业。其中最重要的原因就是在大气压下产生的等离子体由于气压高，被电离的粒子在很短的时间内即碰撞复合为中性粒子。因此所产生的等离子体具有极高的不稳定性，并且很难产生大面积均匀的等离子体。目前大气压等离子体的应用仍然处于小型化、局域化的阶段，这不能满足工业上大规模、高速高效率的处理需求。

大气压等离子体的工作模式大致可以分为三种：电晕放电、辉光放电和电弧放电。这三种模式都是通过在电极上施加足够高的电压将放电介质击穿而产生的。当电极电压逐渐升高时，由于尖端效应，在曲率半径较小（针状、丝状）的电极附近的电场强度最强，这些地方的放电气体最先电离从而产生电晕放电。这是一种局部的、微弱的放电模式。而当电压继续升高时，被电离的区域逐渐增加，最终扩散至整个放电空间，形成辉光放电。当电压升高到一定程度时，放电气体则被击穿形成强烈而不均匀的放电通道，此时的放电即电弧放电。因此，在这三种模式中，只有辉光放电模式可以产生大面积均匀的等离子体，适合用于纺织材料的处理。因此在大气压下产生辉光放电成为此项技术的关键。

然而，在传统的技术中，很难在大气压的环境下产生辉光放电，即使能够产生，也要严格的控制其放电电压，否则放电很容易向电弧放电转化从而损坏被处理的材料。随着等离子体源技术的发展，人们一直在探索产生大气压辉光放电的方法。目前最有效的方法是通过介质阻挡放电（DBD）的方式。DBD放电是指将绝缘介质插入放电空间，通过施加足够的交流电压而产生等离子体的一种非平衡态气体放电。大气压辉光放电之所以不稳定的原因是因为电压足够高时很容易在放电空间击穿气体产生雪崩效应而形成强烈的放电通道，从而放电转化为电弧放电。而当有绝缘介质插入放电空间时，可以有效地阻隔放电通道的形成，抑制电弧放电的产生。1988年Kanazawa等人首次使用氦气DBD放电获得了大气压辉光放电等离子体。并总结了产生大气压辉光放电的三个条件：1、激励源的频率需要在1kHz以上；2、需要双介质DBD；3、必须使用氦气作为放电气体。但是氦气由于使用成本高，也只是在实验室中使用。到了现在，氦气并不是产生大气压辉光放电的必要条件，而高频交流电源驱动的DBD放电成为获得大气压辉光等离子体的最有效方法。

DBD放电同样是采用在电极上施加足够高的电压来击穿放电气体来产生等离子体。由于有了绝缘介质的作用，击穿的气体不会形成强烈的放电通道，而是产生许多细丝状的放电微通道。当放电比较弱时，这些细丝随机地分布在整个放电空间，随着放电电压的增加，细丝越来越多开始自组织地形成固定的图案，称为斑图。继续升高电压，放电变得强烈丝状的放电通道开始扩散，最终形成均匀地辉光放电。由上述分析可以看出，即使是DBD放电要想实现大气压辉光放电条件也是非常苛刻的。若放电电压低，则形成的是丝状的放电，若放电电压过高，仍然会转化为电弧放电。并且由于纺织材料一般不耐高温，放电时不宜温度过高。然而显然这两点要求是矛盾的，电压只有足够高才能保证产生的放电是辉光放电，而高的电压带来的是温度的升高。因此为了在保证辉光放电模式的前提下降低温度，只能通过减小放电间隙的方式。减小放电间隙可以降低气体的击穿电压，从而减少放电时产生的热量。然而这又带来了新问题，减小间隙后辉光放电就更加容易向电弧放电转化。

正是由于这些苛刻的要求，大气压辉光放电虽然有很好的处理效果，但是仍未在工业上有着广泛的应用。现有的DBD放电技术多用于实验室中，无法实现工业级的大面积均匀的大气压辉光放电等离子体。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种结构简单的大气压辉光等离子体纺织材料处理装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种大气压辉光等离子体发生装置，包括沿水平向平行排列的多个石英管，相邻所述石英管紧密接触，每个所述石英管内均插入有丝状电极，所述丝状电极与所述石英管紧密接触，相邻两个所述丝状电极分别与高压交流电源、地相连接，处于最边缘的两个所述丝状电极均与地相连接。

本实用新型一个较佳实施例中，大气压辉光等离子体发生装置进一步包括所述石英管的长度大于所述丝状电极的长度。

本实用新型一个较佳实施例中，大气压辉光等离子体发生装置进一步包括所述丝状电极为铜丝。

本实用新型一个较佳实施例中，大气压辉光等离子体发生装置进一步包括所述石英管的内径为1mm、外径为2mm。