[发明专利]一种常压脉冲辅助平板射频辉光放电的装置与方法

说明书

本发明公开了一种常压脉冲辅助平板射频辉光放电的装置与方法。所述装置为一种等离子体放电反应器，其包括放电腔体，放电腔体内填充有放电气体；放电腔体顶部设有进气口，放电腔体内设有与高压电源连接的上电极及与射频电源连接的下电极，上电极与下电极之间设有一对上下分布的介质板，上方的介质板与上电极连接，下方的介质板与下电极连接。方法为：将放电气体从进气口通入到放电腔体中，先将上电极上接脉冲电源形成脉冲放电；在脉冲放电结束后，再将下电极上通经过脉冲调制的射频交流电使介质板之间产生射频放电。本发明利用脉冲放电中产生的活性粒子辅助射频放电起辉，减少起辉时间并降低起辉时间的维持电压。

技术领域

本发明涉及常压辉光放电技术领域，特别是涉及一种常压脉冲辅助平板射频辉光放电的方法。

背景技术

在气体放电中，辉光放电是研究的主要放电形式和对象。其放电电流密度较低，放电区域呈现辉光。辉光放电是气体放电现象中的一种重要现象，在很多不同的领域都有着广泛的应用，例如等离子体刻蚀、薄膜沉积和材料表面处理等。而低温常压辉光放电由于其非真空的系统、易形成等特点，在实际应用中更加广泛。

由于常压射频放电为连续型放电，因此其耗散功率比较高，产生等离子体温度也过高，为了避免射频放电所具有的这些缺点，开始引入了脉冲调制射频放电这一放电技术。在常压脉冲调制射频放电中，通过信号调制射频功率，使得射频放电呈阶段性放电，在此过程中，脉冲信号周期性地打开或者关闭射频放电。在一般射频脉冲段放电中，其放电仍然有着常压射频放电的优点,而且由于脉冲信号的介入，降低了功率的耗散，以及持续放电而产生的热量累积，但其缺点是每一段放电都需经历一次放电的起辉，这样又无形增加了能耗，由于起辉过程需要相对较高的电压，易引起放电模式的转换，造成放电不稳定。因此目前急需发展一种在提高等离子体密度和活性的同时，又能实现低能耗、低成本、稳定均匀的常压辉光放电技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用平行板电极常压脉冲辅助平板射频辉光放电的方法，其可以在提高等离子体密度和活性的同时，缩短射频放电的起辉时间，从而获得一种低能耗和低成本的常压射频辉光放电技术。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种常压脉冲辅助平板射频辉光放电的装置，其特征在于，为一种等离子体放电反应器，其包括放电腔体，放电腔体内填充有放电气体；放电腔体顶部设有进气口，放电腔体内设有与高压电源连接的上电极及与射频电源连接的下电极，上电极与下电极之间设有一对上下分布的介质板，上方的介质板与上电极连接，下方的介质板与下电极连接。

优选地，所述上电极、下电极为直径20mm的金属圆柱电极。

优选地，所述介质板的材质为氧化铝陶瓷片或石英玻璃片，其尺寸为400mm×400mm×1mm，介电常数为9.0。

优选地，两片所述介质板之间的距离为1-5mm。

更优选地，两片所述介质板之间的距离为2.5mm。

优选地，所述放电气体为氦气、氧气、氮气中的任意一种或几种的混合气体，放电气体流量为1.5-2.5SLM。

更优选地，所述放电气体流量为2SLM。

优选地，所述等离子体放电反应器为介质阻挡放电等离子体反应器。

本发明还提供了一种常压脉冲辅助平板射频辉光放电的方法，其特征在于，采用上述常压脉冲辅助平板射频辉光放电的装置，将放电气体从进气口通入到放电腔体中，先将上电极上接脉冲电源形成脉冲放电；在脉冲放电结束后，再将下电极上通经过脉冲调制的射频交流电使介质板之间产生射频放电。

优选地，所述脉冲放电的频率为100-50kHz，功率为10-1000W；脉冲调制的频率为100-50kHz；射频交流电的频率为2-13.56MHz，功率为5-1000W。