一種介質阻擋放電等離子體射流裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]發(fā)明涉及等離子體射流技術領域，尤其涉及應用于質譜電離源、等離子體表面處理等領域的一種介質阻擋放電等離子體射流裝置。
【背景技術】
[0002]大氣壓等離子體射流是一種新型大氣壓類輝光等離子體發(fā)生技術，是目前等離子體應用領域的研究熱點。等離子體中存在大量的活性粒子，而且種類繁多，活性強，因此在很多領域有著極其廣泛的應用前景，如臭氧合成、材料表面改性、污染控制以及材料加工等領域。
[0003]介質阻擋放電是一種特殊的氣體放電形式，通過在電極間引入阻擋介質，可在放電發(fā)生時限制放電電流的自由增長，阻止了電極間火花放電或弧光放電的形式，其放電功率密度適中，并可采用多種放電結構、混合氣體和工作條件，具有較強的實用性，非常適合工業(yè)化應用。
[0004]傳統(tǒng)的介質阻擋放電包括平板式、共面式和軸心式，其中軸心式在工業(yè)應用中較為常見，但現(xiàn)有的軸心式介質阻擋放電裝置存在電極因放電污染離子源的問題，同時軸向的中心電極與介質外側的電極之間的同軸度難以保證，容易造成局部過熱，導致放電不穩(wěn)定，難以獲得理想的離子流。

【發(fā)明內容】

[0005]發(fā)明的目的在于提供一種介質阻擋放電等離子體射流裝置，以解決局部放電不穩(wěn)定的問題，同時避免電極在放電過程中污染離子源。
[0006]為達此目的，發(fā)明采用以下技術方案:
[0007]—種介質阻擋放電等離子體射流裝置，包括絕緣介質柱、放電電極和供電電源；所述絕緣介質柱的軸心開有通孔，所述通孔作為介質腔；所述介質腔的一端作為載氣入口，另一端作為等離子體噴射口 ；沿所述絕緣介質柱的外壁周向均勻分布有至少兩個與放電電極相適配的扇形槽，每個扇形槽內分別嵌入一個放電電極；其中相鄰的兩個放電電極分別連接供電電源的兩端。
[0008]優(yōu)選的，所述扇形槽的個數為四個，每個扇形槽內分別嵌入一個放電電極，其中兩個相對分布的放電電極分別連接供電電源的一端，另外兩個相對分布的放電電極分別連接供電電源的另一端。
[0009]進一步的，每個所述扇形槽的內徑為4mm?8_，其外徑為14mm?16_，其弧度為
20。?40° ο
[0010]進一步的，所述絕緣介質柱由聚四氟材料制成，且所述絕緣介質柱的直徑為14mm?16mm，長度為80mm?120mm。聚四氟材料具有良好的絕緣性能以及耐老化性能，且易加工，價格低。
[0011]進一步的，所述介質腔的直徑為2mm?3mm。
[0012]進一步的，每個所述扇形槽所在圓柱的中心軸線與絕緣介質柱的中心軸線重合。
[0013]進一步的，所述供電電源為高壓交流電源，其頻率為5KHz?20KHz，其峰值電壓為5KV?30KV,其工作功率為5W?50W。
[0014]進一步的，所述放電電極由不銹鋼制成。
[0015]進一步的，每個所述放電電極的長度為60mm?100mm。
[0016]在使用上述介質阻擋放電等離子體射流裝置進行材料表面改性處理或作為質譜電離源時，首先從介質阻擋放電等離子體射流裝置的載氣入口通入載氣，啟動供電電源，然后將待處理材料放置到等離子體噴射口進行材料表面改性或將等離子體噴射口連接質譜口用于質譜電離源。
[0017]所述載氣為壓縮空氣和高純度惰性氣體、氮氣、氧氣中一種或一種以上的混合氣體；所述載氣的流速為200ml/min?600ml/min。
[0018]發(fā)明的有益效果:本發(fā)明通過把放電電極嵌入絕緣介質柱的扇形槽中保證了放電電極的同軸度，并增大了放電面積，提高了放電性能和放電效率，避免了放電不穩(wěn)定現(xiàn)象；同時放電電極位于介質腔的外側，避免了放電電極與離子源直接接觸，進而防止放電電極在放電過程中因蒸發(fā)或濺射污染離子源。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的結構示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明用于材料表面改性處理的結構示意圖；
[0021]圖3是本發(fā)明用于質譜電離源的結構示意圖。
[0022]圖中:1、絕緣介質；2、放電電極；3、供電電源；4、等離子體射流；5、待處理材料；
6、質譜口 ；7、介質腔。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明發(fā)明的技術方案。
[0024]如圖1所示的一種介質阻擋放電等離子體射流裝置，包括絕緣介質柱1、放電電極2和供電電源3 ;所述絕緣介質柱I的軸心開有直徑為2mm通孔，所述通孔作為介質腔7 ;所述介質腔7的一端作為載氣入口，另一端作為等離子體噴射口 ；沿所述絕緣介質柱I的外壁周向均勾分布有四個與放電電極2相適配的扇形槽，每個扇形槽內分別嵌入一個放電電極2 ;所述放電電極2由不銹鋼制成，其長度為100mm，其中兩個相對分布的放電電極2分別連接供電電源3的一端，另外兩個相對分布的放電電極2分別連接供電電源3的另一端。
[0025]每個所述扇形槽的內徑為8mm，其外徑為16mm，其弧度為30° ;每個所述扇形槽所在圓柱的中心軸線與絕緣介質柱的中心軸線重合；通過扇形槽保證放電電極與介質腔的同軸度，避免了放電不穩(wěn)定現(xiàn)象；同時避免了放電電極與介質腔中的離子源直接接觸，進而防止放電電極在放電過程中因蒸發(fā)或濺射污染離子源。
[0026]所述絕緣介質柱I由聚四氟材料制成，且所述絕緣介質柱I的直徑為16_，長度為120mm。聚四氟材料具有良好的絕緣性能以及耐老化性能，且易加工，價格低。
[0027]所述供電電源3為高壓交流電源，其頻率為1KHz，其峰值電壓為20KV，其工作功率為40W。
[0028]在本發(fā)明工作時，首先從介質阻擋放電等離子體射流裝置的載氣入口以400ml/min的流速通入氬氣和壓縮空氣的混合氣體，啟動供電電源3，放電電極2產生的電壓使空氣電離，產生相應的離子；將待處理材料5放置到等離子體噴射口或將等離子體噴射口與質譜口 6連接，繼續(xù)通入載氣，可以將產生的等離子體吹出形成等離子體射流4，等離子體射流4的宏觀溫度約為300K，如圖2和圖3所示，可用于材料的表面改性處理或與質譜口 6連接用于質譜電離源。
[0029]顯然，發(fā)明的上述實施例僅僅是為了清楚說明發(fā)明所作的舉例，而并非是對發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在發(fā)明權利要求的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種介質阻擋放電等離子體射流裝置，包括絕緣介質柱(I)、放電電極(2)和供電電源(3);所述絕緣介質柱(I)的軸心開有通孔，所述通孔作為介質腔(7);所述介質腔(7)的一端作為載氣入口，另一端作為等離子體噴射口 ；其特征在于，沿所述絕緣介質柱(I)的外壁周向均勾分布有至少兩個與放電電極(2)相適配的扇形槽，每個扇形槽內分別嵌入一個放電電極(2);其中相鄰的兩個放電電極(2)分別連接供電電源(3)的兩端。2.根據權利要求1所述的介質阻擋放電等離子體射流裝置，其特征在于，所述扇形槽的個數為四個，每個扇形槽內分別嵌入一個放電電極(2)，其中兩個相對分布的放電電極(2)分別連接供電電源(3)的一端，另外兩個相對分布的放電電極⑵分別連接供電電源(3)的另一端。3.根據權利要求1所述的介質阻擋放電等離子體射流裝置，其特征在于，每個所述扇形槽的內徑為4mm?8mm，其外徑為14mm?16mm，其弧度為20°?40°。4.根據權利要求1所述的介質阻擋放電等離子體射流裝置，其特征在于，所述絕緣介質柱(I)由聚四氟材料制成，且所述絕緣介質柱(I)的直徑為14mm?16mm，長度為80mm?120mmo5.根據權利要求1所述的介質阻擋放電等離子體射流裝置，其特征在于，所述介質腔(7)的直徑為2mm?3mm06.根據權利要求1所述的介質阻擋放電等離子體射流裝置，其特征在于，每個所述扇形槽所在圓柱的中心軸線與絕緣介質柱(I)的中心軸線重合。7.根據權利要求1所述的介質阻擋放電等離子體射流裝置，其特征在于，所述供電電源(3)為高壓交流電源，其頻率為5KHz?20KHz，其峰值電壓為5KV?30KV，其工作功率為5W ?50ffo8.根據權利要求1所述的介質阻擋放電等離子體射流裝置，其特征在于，所述放電電極(2)由不銹鋼制成。9.根據權利要求1所述的介質阻擋放電等離子體射流裝置，其特征在于，每個所述放電電極的長度為60mm?10mm0
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種介質阻擋放電等離子體射流裝置，包括絕緣介質柱、放電電極和供電電源；絕緣介質柱的軸心開有通孔，通孔作為介質腔；介質腔的一端為載氣入口，另一端為等離子體噴射口；沿絕緣介質柱的外壁周向均勻分布有至少兩個與放電電極相適配的扇形槽，每個扇形槽內分別嵌入一個放電電極；其中相鄰的兩個放電電極分別連接供電電源的兩端。本發(fā)明通過把放電電極嵌入絕緣介質柱的扇形槽中保證了放電電極的同軸度，并增大了放電面積，提高了放電性能和放電效率，避免了放電不穩(wěn)定現(xiàn)象；同時放電電極位于介質腔的外側，避免了放電電極與離子源直接接觸，進而防止放電電極在放電過程中因蒸發(fā)或濺射污染離子源。
【IPC分類】H05H1/24
【公開號】CN105101603
【申請?zhí)枴緾N201510471897
【發(fā)明人】張建軍, 郭騰, 孫九鳳, 杜緒兵, 程平, 李建權, 黃正旭, 高偉, 周振
【申請人】昆山禾信質譜技術有限公司, 上海大學, 廣州禾信分析儀器有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月4日