[发明专利]基于混合气体的大面积冷等离子体发生装置及方法

说明书

本申请提供了一种基于混合气体的大面积冷等离子体发生装置及方法，装置包括放电腔体、进气口、出气口、混充模块、抽真空模块、电极和高压交流电源；放电腔体为立方体结构，放电腔体上设置有进气口和出气口；进气口与混充模块连接，出气口与抽真空模块连接；混充模块包括氦气储气罐和氩气储气罐，氦气储气罐的氦气和氩气储气罐的氩气在进气口处混合；放电腔体的壳体外部相对设置电极，电极与高压交流电源连接。同时结合氩气等离子体电子密度高和氦气等离子体均匀度好的优点，避免了氩气等离子体难以产生大面积均匀等离子体和氦气等离子体电子密度提升困难的问题，可获得大面积、均匀、电子密度条件范围宽的等离子体。

技术领域

本发明属于等离子体技术领域，具体涉及一种基于混合气体的大面积冷等离子体发生装置及方法。

背景技术

沿面介质阻挡放电能够在常压下产生具有高能量电子的非平衡等离子体，目前在聚合物材料的表面改性、工业臭氧合成、高效率紫外线灯、大面积平板等离子体平面显示、环境保护、医疗灭菌和临床治疗等方面获得了广泛的研究和应用。

等离子体引申的工程化应用需要产生大面积均匀的等离子体，同时需要调控电子密度的反应参数选择范围。但是，单一的气体介质，很难兼顾均匀和电子密度条件范围大要求。例如，对于纯Ar放电，电压幅值对电子密度的调节作用较小，气压的调节作用较大；然而，由于纯Ar在长间隙、较高气压下较难产生均匀放电，这限制了调控电子密度的反应参数选择范围。

因此，结合大面积等离子体发生装置来研究大面积等离子体的电子密度调控机制是非常必要的。

发明内容

本发明提供一种基于混合气体的大面积冷等离子体发生装置及方法，以解决大面积冷等离子体发生时难以兼顾均匀和电子密度条件范围大要求的技术问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种基于混合气体的大面积冷等离子体发生装置，包括放电腔体、进气口、出气口、混充模块、抽真空模块、电极和高压交流电源；

所述放电腔体为立方体结构，所述放电腔体上设置有进气口和出气口；

所述进气口与混充模块连接，所述出气口与抽真空模块连接；

所述混充模块包括氦气储气罐和氩气储气罐，所述氦气储气罐的氦气和氩气储气罐的氩气在所述进气口处混合；

所述放电腔体的壳体外部相对设置电极，所述电极与高压交流电源连接。

优选地，所述混充模块还包括流量计和输送管道，所述输送管道的进口分别连接所述氦气储气罐和所述氩气储气罐、出口与所述进气口连接。

优选地，所述放电腔体的材料采用石英玻璃、有机玻璃，壁厚为1-10mm。

优选地，所述混充模块中氦气-氩气混合气体中氩气体积比为1％～50％。

优选地，所述放电腔体的充气压力为0.01～0.2MPa。

优选地，所述进气口处安装有真空表。

优选地，所述高压交流电源与所述电极之间安装有示波器。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种基于混合气体的大面积冷等离子体发生方法，利用本发明实施例第一方面提供的一种基于混合气体的大面积冷等离子体发生装置，所述方法包括：

步骤一：采用抽真空模块对放电腔体进行抽真空操作；

步骤二：对放电腔体内充入0.1-1个大气压的氦气或氩气，重复步骤一；

步骤三：重复步骤一和步骤二反复，直到排干净放电腔体内的空气；

步骤四：按预设气体体积比和充气压力，在放电腔体内充入氦气-氩气混合气体；