[发明专利]一种反相双高压三环结构安全射流装置

说明书

本发明提出一种反相双高压三环结构安全射流装置，可适用于220V市电输入的小型化电源模块，设备简单便携，方便在各种场合使用。该装置采用反相双高压输出的电源模块，管状腔体的外壁沿轴向依次包裹三段环状铜箔，自进气口至低温等离子体射流出口的方向分别记为第一铜箔、第二铜箔、第三铜箔，相应分别与高压电源模块的输出1端、高压电源模块的输出2端和地端连接；第一铜箔与第二铜箔的间距h₁₂为第二铜箔与第三铜箔的间距h₂₃的1.5～2.5倍。

技术领域

本发明属于电气工程新技术领域，涉及一种产生低温等离子射流的装置。

背景技术

在物理学上将等离子体定义为除固体、液体、气体外物质存在的第四种状态，等离子体是由正负电子和带电离子组成的整体呈电中性的电离气体；根据等离子体的温度可将其分为高温等离子体(10⁹K)和低温等离子体(＜10³K)。高温等离子体一般指核聚变等离子体，包括太阳日冕，磁约束聚变或惯性约束聚变，它们的特点是粒子温度极高，等离子体密度非常大，实验室难以产生(需要大型装置才行，比如托卡马克)。而低温等离子体相比高温等离子体，粒子温度要低的多，密度也低的多。

这里的高、低温主要是用于区分普通放电产生的等离子体与聚变等离子体。低温等离子体的研究范围比较广，用途也比较广，实验室一般用气体放电产生，较容易获得和维持。而低温等离子体中又分为两种，一个是冷等离子体，另一个是热等离子体。它们根据粒子的热力学平衡状态来区分，热等离子体中包括电子在内的所有粒子温度都很高，比如大气压电弧等离子体，电弧等离子体炬，焊接等离子体等这类等离子体均属于热等离子体(温度从几千K到上万K不等)，与此相反，冷等离子体的宏观温度，或者说重粒子温度相对较低，而电子温度可以很高。

低温等离子体因其物质温度接近室温、在实验室制备容易、对人体没有伤害、放电产生的活性粒子能够催化多数反应而成为了在生物医学、污染处理、芯片加工等应用领域的研究热点。从实验室技术到实际应用，如何稳定安全地产生等离子体成为了一个急需解决的问题。实验室普遍采用介质阻挡放电、沿面放电、滑动电弧放电和射流放电装置来产生等离子体。

目前在生物医学应用领域，尤其是针对一些病灶较深或治疗尺寸较小的情况一般采用射流放电装置；射流放电装置主要采用“针环结构”，如图1所示，高压针状电极插入石英玻璃管，接高压电源正端(火线)；环状地电极设置于石英玻璃管外壁，接高压电源负端(零线)，实现流经高压针状电极与环状地电极之间的等离子体源正常放电。

该针环结构的射流放电装置在工作时，若操作者手持或靠近射流放电装置，石英玻璃管内、外电极之间的放电容易导致环状地电极附近区域的生物组织放电，发生危险。

而且，由于220V市电达不到放电电压要求，因此需要配置电源模块将电压从220V提高到能使等离子体源正常放电的高压。目前，市面上能够满足放电所需高压的小型高压电源模块，其输入是220V交流电压(其中一端为0电位点，另外一端为正弦交流电压)或直流电压；理想的输出是7kV以上的交流高压(其中一端为0电位点，另外一端为正弦交流高压)。但是由于技术原因，暂时只能做到反相双高压输出，即两个输出端中一个输出高压，另一个输出与其相位相差180度的反相高压(实际产品因工作条件、误差等电压幅值可能有波动，并不严格相等)，而不是通常期望的0电位。这会造成在实际放电装置中缺乏地电极，容易发生触电危险。所以，通常就需要专门配置升压电路模块，才能得到0电位的一个输出端，这样相应的高压电源模块往往体积较大。也因此，在生物医学应用领域通常并不采用这样的小型高压模块。

发明内容

本发明的目的是减小低温等离子射流产生装置的体积，并提高其安全性。

为此，本发明提出一种反相双高压三环结构安全射流装置，可适用于220V市电输入的小型化电源模块，设备简单便携，方便在各种场合使用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：