[发明专利]一种利用喷枪阵列产生大尺度等离子体羽的装置及方法

说明书

本发明提供了一种利用喷枪阵列产生大尺度等离子体羽的装置及方法。所述装置包括放电机构、第一供气机构、第二供气机构和供电机构。放电机构包括一绝缘气道和两个针电极，第一供气机构用于向两个针电极通放电气体，第二供气机构用于向绝缘气道通空气，供电机构采用高压直流电源，使高压直流电源的高压输出端和接地端分别连接两个针电极。打开高压直流电源的开关，逐渐增加电源电压，便可在开放空间产生低温大尺度片状空气等离子体羽，这对大面积的材料处理具有很高的应用价值。

技术领域

本发明涉及低温等离子体技术领域，具体地说是一种利用喷枪阵列产生低温大尺度片状空气等离子体羽的装置及方法。

背景技术

大气压气体放电产生的非平衡态等离子体具有广泛的应用前景，可用于工业、医学、环境、军事等领域，如材料生长、表面改性、杀菌消毒、伤口愈合、加工、环境污染物的处理、飞行器减阻以及航空器隐身等。因此，大气压等离子体技术是一个关系民生医疗、国家能源、环境、国防安全的重要技术。大尺度等离子体在应用时能大幅度提高工作效率。

现有技术中为了扩大等离子体尺度，常用的办法是把多个等离子体喷枪组合起来构成喷枪阵列。比如利用微秒脉冲激励等离子体喷枪阵列装置产生等离子体羽阵列（见公开文献Phys. Plasmas 2017, 24, 093507）；利用交流电源激励等离子体喷枪装置产生等离子体羽阵列（见公开文献Phys. Plasmas 2017，24, 093514）；由于等离子体喷枪阵列之间存在强烈的相互作用，使得阵列中的部分喷枪熄灭或者等离子体羽的偏折。目前还没有通过等离子体喷枪阵列装置产生低温大尺度片状空气等离子体羽的报道。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种利用喷枪阵列产生大尺度等离子体羽的装置，以在一些领域满足对大面积处理材料的要求。

本发明的目的之二就是提供一种利用等离子体喷枪阵列产生低温大尺度片状空气等离子体羽的方法。

本发明的目的之一是这样实现的：一种利用喷枪阵列产生大尺度等离子体羽的装置，包括放电机构、第一供气机构、第二供气机构和供电机构；

所述放电机构包括两个针电极以及两块相对且平行放置的绝缘板，两个针电极置于两块绝缘板之间且位于绝缘板的左右两端，两块绝缘板夹持住其两端的两个针电极；两块绝缘板以及两个针电极所围空间构成绝缘气道；绝缘板的下端为绝缘气道的进气口，绝缘板的上端为绝缘气道的出气口；

所述第一供气机构包括第一供气管路以及储气罐，所述储气罐通过所述第一供气管路与两个针电极的进气口相接；所述针电极的进气口与绝缘气道的进气口处于绝缘板的同侧；

所述第二供气机构包括第二供气管路以及空气泵，所述空气泵通过所述第二供气管路与所述绝缘气道的进气口相接；在所述第一供气管路和所述第二供气管路上均设置有气阀、气压表和流量计；

所述供电机构包括高压直流电源和若干导线；所述高压直流电源的高压输出端和接地端通过导线分别连接两个针电极。

所述针电极的内径为0.2mm~1mm。

所述绝缘气道内部的横截面为1.0 mm×15.0 mm~5.0 mm×15.0 mm，绝缘气道的长度为5 mm~60 mm。

所述储气罐内的气体为惰性气体。

本发明的目的之二是这样实现的：一种利用喷枪阵列产生大尺度等离子体羽的方法，包括如下步骤：

a、设置一绝缘气道和两个针电极；所述绝缘气道是由两块平行且相对放置的绝缘板通过夹持所述两个针电极而形成，两个针电极分别位于绝缘板的左右两端；所述绝缘板的下端为绝缘气道的进气口，所述绝缘板的上端为绝缘气道的出气口；所述针电极的下端为其进气口，所述针电极的上端为其出气口；