[发明专利]平行板DBD等离子体发生器

说明书

本发明涉及等离子技术领域，本发明公开了一种平行板DBD等离子体发生器，包括气体输入端口、上极板和下极板，所述气体输入端口用于提供工作介质，其特征在于，所述气体输入端口位于上极板中轴线上，所述上极板和气体输入端口之间安装有集气罩，所述上极板分布有气孔，所述工作介质通过所述气孔填充到上极板和下极板之间。本发明的有益效果是，能够形成稳定均匀的介质分布，解决了平行板DBD等离子体发生器极板之间气体介质分布的均匀性问题，有利于提高等离子体流的连续性和稳定性。特别是通过选择极板气孔的分布形式，可以进一步提高工作介质分布均匀性。本发明的平行板DBD等离子体发生器可以广泛地适用于直流到微波频率的激励源。

技术领域

本发明涉及等离子技术领域，特别涉及基于介质阻挡放电(Dielectric BarrierDischarge，DBD)技术的等离子体发生器，具体而言，涉及平行板DBD等离子体发生器。

背景技术

介质阻挡放电(DBD)是在两个电极之间插入介质阻挡层，当两个电极之间的电压达到一定数值时产生的一种放电现象。当两个电极之间存在工作介质(如惰性气体等)，在适当条件下就可以产生等离子体流。

平行板DBD等离子体发生器就是基于介质阻挡放电的等离子体源，系统主要由两个平行的平板电极构成，分别称为上极板和下极板，介质阻挡层通常位于上极板和下极板之间，也可以置于下极板上。这种等离子体源在高压激励源驱动下，随着供给电压的升高，系统中反应气体的状态会经历三个阶段的变化，即会由绝缘状态逐渐至放电最后发生击穿。

当供给的电压比较低时，虽然有些气体会有一些电离和游离扩散，但因含量太少电流太小，不足以使反应区内的气体出现等离子体反应，此时的电流为零。随着供给电压的逐渐提高，反应区域中的电子也随之增加，但未达到反应气体的击穿电压时，两电极间的电场比较低无法提供电子足够的能量使气体分子进行非弹性碰撞，缺乏非弹性碰撞的结果导致电子数不能大量增加，因此，反应气体仍然为绝缘状态，无法产生放电，此时的电流随着电极施加的电压提高而略有增加，但几乎为零。若继续提高供给电压，当两电极间的电场大到足够使气体分子进行非弹性碰撞时，电子将因为离子化的非弹性碰撞而大量增加。当空间中的电子密度高于一临界值及帕邢(Paschen)击穿电压时，便产生许多微放电丝导通在两极之间，同时系统中可明显观察到发光的现象。此时，电流会随着施加的电压提高而迅速增加。

在介质阻挡放电中，当击穿电压超过帕邢(Paschen)击穿电压时，大量随机分布的微放电就会出现在电极间隙中，这种放电的外观特征远看貌似低气压下的辉光放电，氩气气氛下发出接近蓝色的光。近看，则由大量呈现细丝状的细微快脉冲放电构成。只有在电极间的气隙均匀(包括极板的平整度和均匀的气体密度)的情况下，放电才是均匀、漫散和稳定的。这些微放电是由大量快脉冲电流细丝组成，而每个电流细丝在放电空间和时间上都是无规则分布的，放电通道基本为圆柱状，其半径约为0.1～0.3mm，放电持续时间极短，约为10～100ns，但电流密度却可高达0.1～1kA/cm²，每个电流细丝就是一个微放电，在介质表面上扩散成表面放电，并产生均匀稳定的等离子体流。介质基板能有效地限制放电电流的无限增长，避免了在高气压下形成电弧放电或火花放电，起到了镇流作用，提高了放电稳定性和系统运行效率。

平行板DBD等离子体发生器主要用于臭氧合成，大功率紫外光源，等离子体显示，材料处理如材料表面改性、清洗和亲水改性，废气处理和气相沉积等。

现有技术的平行板DBD等离子体发生器，由于极板之间的气体分布不均匀，在极板间产生的等离子体流也不均匀，等离子体流连续性和稳定性较差，特别是在极板面积比较大的情况下，这些问题更突出。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种平行板DBD等离子体发生器，以解决平行板DBD等离子体发生器极板之间气体介质分布的均匀性问题，提高系统等离子体流的连续性和稳定性。