[发明专利]一种电弧等离子体发生器

说明书

本发明的一种电弧等离子体发生器，包括阴极组件和阳极组件，阴极组件和阳极组件同轴相对设置；阴极组件中的阴极和阳极组件中的阳极结构相同；阴极组件中的阴极旋气环与阳极组件中的阳极旋气环外形尺寸一致，阴极旋气孔和阳极旋气孔周向均布有若干个旋气孔，旋气孔数量相同，阳极旋气孔与阴极旋气孔的引导气流的旋流方向相反；在阴极组件和阳极组件之间布置有n个级联部件，n≥1为自然数，在阴极组件与级联部件之间、级联部件与级联部件之间、以及级联部件与阳极组件之间布置有绝缘板。本发明通过一组阴极和阳极的电弧放电的巧妙结构设计，实现了等离子体射流可以沿着垂直于弧柱的方向产生。

技术领域

本发明涉及等离子体源技术领域，具体涉及一种电弧等离子体发生器。

背景技术

大气压等离子体射流在材料表面处理、消毒杀菌以及薄膜和涂层沉积等方面有着广泛的应用，但由于大气压条件下产生的等离子体相比在低气压条件下产生的等离子体平均自由程要小得多，使得大气压等离子体的尺寸较小，限制了其应用。因此，发展大面积均匀的大气压等离子体发生技术对于扩展大气压等离子体的应用非常迫切。

中国专利ZL201510058076.4(一种等离子体射流阵列均匀处理水溶液装置及处理方法)，中国专利CN210432007U(一种多射流阵列枪嘴的大气射流发生装置)，采用多个相同结构的等离子体射流装置形成阵列，达到大面积射流等离子体产生的目的。中国专利CN212163809U(用于大尺寸热沉金刚石制备的磁旋转直流电弧等离子体炬)通过在直流电弧等离子体炬阳极外部设置磁场，驱动电弧的旋转，从而达到扩大电弧等离子体面积的目的。

但是这些多阵列等离子体射流的产生一般需要多路气源、多个电源驱动，增加了设备的成本和系统的复杂性，如果是单个电源驱动，多个射流等离子体放电存在一致性差的问题。通过磁旋转产生的大尺寸电弧等离子体，在某个时间点上，电弧只存在于某个位置，针对大尺寸的放电空间而言，其均匀性更差。

发明内容

本发明提出的一种电弧等离子体发生器，具体的是一种线性可扩展的，可产生大面积射流等离子体的直流电弧等离子体发生装置。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种电弧等离子体发生器，包括阴极组件和阳极组件，阴极组件包括棒状阴极、阴极支撑板和阴极旋气环，阳极组件包括棒状阳极、阳极支撑板和阳极旋气环；其特征在于，阴极组件和阳极组件同轴相对设置；

其中，阴极组件中的阴极和阳极组件中的阳极结构相同，阴极组件中的阴极支撑板与阳极组件中的阳极支撑板结构相同；

阴极组件中的旋气环与阳极组件中的旋气环外形尺寸一致，阴极旋气环和阳极旋气环周向均布有若干个旋气孔，旋气孔数量相同，阳极旋气孔与阴极旋气孔的引导气流的旋流方向相反；

在阴极组件和阳极组件之间布置有n个级联部件，n≥1为自然数，在阴极支撑板与级联部件之间、级联部件与级联部件之间、以及级联部件与阳极支撑板之间布置有绝缘板。

进一步的，阴极支撑板、绝缘板、级联部件和阳极支撑板之间密封叠放在一起，固定在上支撑板和下支撑板之间。

进一步的，所述阴极旋气环套装在棒状阴极上，安装于阴极支撑板中心通孔处，构成阴极组件；

所述阳极旋气环套装在棒状阳极上，安装于阳极支撑板中心通孔处，构成阳极组件。

进一步的，级联部件中心开有级联部件中心通孔和绝缘板中心开有绝缘板中心通孔，所述的级联部件中心通孔和所述的绝缘板中心通孔，保持同轴，构成电弧通道。

进一步的，阴极支撑板中心通孔和阳极支撑板中心通孔，与电弧通道同轴布置。

进一步的，所述的阴极支撑板中心通孔、阳极支撑板中心通孔、级联部件中心通孔和绝缘板中心通孔的周边布置有若干个通水孔，所述的通水孔构成对阴极支撑板、阳极支撑板和级联部件的水冷通道。