[实用新型]一种实现气体等离子体在液体中宏观可视化的装置

说明书

本实用新型公开了一种实现气体等离子体在液体中宏观可视化的装置，包括液体容器，所述液体容器内装有静电喷头和环形电极，环形电极位于静电喷头喷嘴的正上方，所述静电喷头分别连接供气装置和高压直流电源，环形电极接地，液体容器采用透明材质，本实用新型所设计的装置可以实现气体等离子体在液相中的宏观可视化。

技术领域

本实用新型属于等离子体发生技术领域，尤其涉及一种实现气体等离子体在液体中宏观可视化的装置。

背景技术

气体等离子体广泛存在于宇宙中，如太空中神秘的气泡云，地球表面的电离层和极光等。等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子、分子被电离后产生的正负粒子组成的离子化气体物质，由离子、电子以及未电离的中性粒子集合组成，物质整体状态呈中性。同时，等离子体又是一种很好的导电体，由电离的导电气体组成，其中包括六中典型的粒子，即电子、正离子、负离子、激发态的原子或分子、基态的原子或分子、以及光子。

由于气体等离子体具有常规物质所不具备的物理和化学特性，其科学方向在过去的20 年中备受关注，特别是等离子体的稳定性、均匀性、化学活性及其与物质相互作用等方面，通过建立的定量/半定量理论体系与控制策略，推动了气体等离子体在改变材料的表面性能、废水处理、临床治疗、流动控制及气生物诱变育种等多个领域的应用发展。然而，由于气体等离子体在实际探索与应用中很难在宏观上可视化，且内部包含多物理场和复杂化学过程的强烈耦合，其基本机理如质量与能量传递过程目前还无法进行深层次的探索，提出的相关假设与理论模型也存在很多质疑；基于此，一些相关的关键科学与技术问题很难取得实质性突破，如气体等离子体的混沌过程、纳秒脉冲放电的发展机制、气体等离子体的活性粒子定量诊断和等离子体的生物医学效应等。

目前产生气体等离子体的方法主要有直流放电、脉冲放电、射频放电、微波放电和电弧放电等。气液混合放电是提高放电应用效率、生成自由基和解决电导率及能耗的有效手段。传统的气液混合相反应器主要包括三种结构。第一种构造包含独立的气相介质放电反应器，通过空心电极向液相中注入气体，形成云状小尺寸气泡后强化气液间的质量传递。第二种构造是在高压下，通过空心针电极将气体鼓泡进入液相反应器中，产生的自由基或基团直接转入液体中。第三种构造是高压电极在气相中、低压电极在液体中的完全混相形，气相中产生的各种活性物质传质到液相。然而，由于三种气液相混合反应器的设计均未能充分利用尖端放电特性，在液相中通入的气相反应主要表现为随着电场强度增大，气泡尺寸减小，气体无法被充分电离而形成宏观上可视化的等离子体。众所周知，在曲率半径很小的尖端电极附近，由于局部电场强度超过介质的电离场强，气体更容易发生电离和激发，因而易出现电晕放电，从而产生等离子体；并且电极的曲率半径越小，其附近的场强越高，电晕放电现象越容易发生。

实用新型内容

本实用新型根据现有技术中存在的问题，提出了一种实现气体等离子体在液体中宏观可视化的装置，目的在于实现了气体等离子体在液相中的宏观可视化。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种实现气体等离子体在液体中宏观可视化的装置，包括液体容器，所述液体容器内装有静电喷头和环形电极，环形电极位于静电喷头喷嘴的正上方，所述静电喷头分别连接供气装置和高压直流电源，所述环形电极接地，液体容器采用透明材质。

进一步，所述供气装置包括储气罐，所述储气罐的出口依次连接阀门、连接器和静电喷头。

进一步，所述静电喷头包括依次连接的喷针调节装置、喷头主体和嘴帽，所述喷头主体和嘴帽沿轴向开有通道，该通道为喷嘴内腔，在喷头主体的侧面设有与喷嘴内腔连通的流体入口；所述喷针调节装置上装有喷针，所述喷针位于喷嘴内腔，在喷针的顶端装有针形电极。

进一步，所述喷头主体、喷嘴帽与喷针调节装置均为绝缘材料。

进一步，所述流体入口与喷头主体的轴线之间的夹角范围为30°～60°。