[发明专利]一种等离子体射流发生装置及系统

说明书

本发明公开了一种等离子体射流发生装置及系统，所述装置包括：管体和电极；其中，所述电极环绕在所述管体上；所述管体包括接收工作气体的气体输入端以及出射等离子体射流的射流端；在向所述气体输入端通入工作气体后，所述电极用于向管体内工作气体施加电压直至击穿所述工作气体以形成等离子体射流。本发明装置通过将电极间隔环绕管体上，能够在管体内构建多个可供气体粒子充分碰撞激发的区间，可提高射流中的活性基团的含量，且能够有效避免杂质元素混入射流中，提高射流的能量，在对高分子材料进行表面改性处理时，提高疏水等改性处理的效果。

技术领域

本发明涉及等离子体射流技术领域，特别是一种等离子体射流发生装置及系统。

背景技术

在大气压环境下，基于介质阻挡放电方式产生的低温等离子体射流因其在表面改性、生物医学处理等领域的广泛应用，受到了越来越多的关注，具备良好的发展前景。但目前等离子体射流发生装置仍处于探索阶段，因管内能量损耗较多，所形成的射流长度短、直径窄且能量较低、使得射流应用时处理效果欠佳。研究表明，等离子体射流的质量与发生装置的结构有重要的关联。目前已有的等离子体射流管大多采用同轴直管状的结构，放电电极结构有针-环结构、环-环结构、针-板结构、环-板结构等，多是由单个高压电极和单个地电极组成的放电结构。

根据流体力学，同轴直管型射流发生装置内的工作气体容易出现湍流及紊流等状况，造成放电过程中稳定性差、容易放电终止等不足。而且，目前所采用的电极结构下，对工作气体分子的激发不完全，使得射流中含有的活性基数量不足，进而影响到射流质量，在应用于高分子材料的表面处理时，影响表面处理效果。此外，当前可产生的等离子体射流难以形成大面积等离子体，处理范围有限，无法在短时间内实现大面积的表面处理。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的就是提供一种等离子体射流发生装置及系统，有效避免杂质元素混入射流中，提高射流的能量，在通过等离子体射流对高分子材料进行表面改性处理时，提高改性处理的效果。

本发明的目的之一是通过这样的技术方案实现的，一种等离子体射流发生装置，包括：管体和电极；

其中，所述电极环绕在所述管体的外表面上；

所述管体包括接收工作气体的气体输入端以及出射等离子体射流的射流端；

在向所述气体输入端通入工作气体后，所述电极用于向管体内工作气体施加电压直至击穿所述工作气体以形成等离子体射流。

可选的，所述管体的内径沿着管体轴线方向线性增大；

其中，所述管体的内径小的一端为所述气体输入端。

可选的，所述管体的外径与内径同步线性增大，以使得所述管体的壁厚保持不变。

可选的，所述电极包括高压电极和地电极，所述高压电极和地电极间隔设置；

其中，靠近所述气体输入端的电极为高压电极。

可选的，所述高压电极和地电极根据预设的距离间隔环绕在所述管体上。

可选的，所述管体采用绝缘介质材料制成。

可选的，所述电极为金属电极。

本发明的目的之二是通过这样的技术方案实现的，一种等离子体射流发生系统，包括，气体流量控制器、可调电源以及前述的等离子体射流发生装置；

所述气体流量控制器的输出端与所述等离子体射流发生装置的气体输入端连接，且所述气体流量控制器与管体的内孔连通；

所述可调电源连接至所述等离子体射流发生装置的电极；

所述气体流量控制器，用于调节通入管体内的工作气体流量；