CN102036460A - 平板式等离子体发生装置 - Google Patents

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Abstract

一种大气压下平板式等离子体发生装置，通过放电容器提供密闭空间、工作平台用于放置被处理物、交流脉冲电源为等离子体放电板提供放电电压、特斯拉线圈用来产生一个辅助放电、触发介质阻挡放电以及等离子体放电板用于主放电，由此该装置放电时，等离子体产生于放电板之外，这样该装置可以对形状更为复杂，尺寸更大的物品进行处理，应用范围也更加广泛，并且不需要高电压，不会产生电弧，安全性高，一次性处理面积大，处理时间短效率高。

Description

平板式等离子体发生装置
技术领域
本发明涉及等离子体技术领域，具体涉及一种大气压下平板式等离子体发生装置。
背景技术
等离子体因其优良的特性被广泛应用于冶炼、喷涂、焊接、刻蚀等领域。近年来由于其所具有的良好的化学活性，在杀菌消毒、食品保鲜等领域成为研究热点。
等离子体在低气压的条件下是比较容易获得的，但是低气压需要专门的抽真空装置，这种装置投资大，操作复杂。因此，人们不断研发在大气压下也能够产生等离子体发生装置。目前，已经有几种大气压下等离子体发生装置：
第一种是辉光放电等离子体发生装置，是将两块平行的电极板放在封闭的容器中，利用电子来激发中性粒子，当粒子由激发态降回基态时，会放出光来。在大气压下的辉光放电是近些年才进行的研究，还很不成熟，而且这种放电方式真正能为工业等生产领域所应用的情况很少，除此，其放电时容易产生电弧，安全性较差。
第二种是电晕放电等离子体发生装置，该装置通过在曲率半径很大的尖端电极附近放电，尖端电极处局部电场强度很大，使气体发生电离，产生放电现象。电晕放电是可以发生在大气压条件下的，但是需要很高的电压。另外其放电时容易产生电火花，这就使其安全性大打折扣。
第三种是射流低温等离子放电发生装置，通过该装置得到的等离子体宏观温度很低，活性很强，被广泛的应用于各种表面处理以及其他领域之中。这种等离子体发生装置，其缺点是其处理面积较小，对于大的表面积处理，费时较多，不够方便。
第四种是介质阻挡放电等离子放电发生装置，该装置是在放电空间中插入绝缘介质的一种非平衡态放电。当给两电极施加足够高的交流电压时，电极间的气体就会被击穿，产生放电而获得等离子体。但是因为其介质阻挡放电的结构，通常是有两个独立的电极，这两个电极距离比较近，这样一来，其内部空间狭小，这就直接限制了被处理物的形状和大小，使得这一技术应用受限。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种大气压下平板式等离子体发生装置，通过放电容器提供密闭空间、工作平台用于放置被处理物、交流脉冲电源为等离子体放电板提供放电电压、特斯拉线圈用来产生一个短暂的辅助放电以触发介质阻挡的辉光放电、等离子体放电板用于主放电，这样的结构在该装置放电时，等离子体产生于放电板之外，这样该装置可以对形状更为复杂，尺寸更大的物品进行处理，应用范围也更加广泛，并且不需要高电压，不会产生电弧，安全性高，一次性处理面积大，处理时间短效率高。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种平板式等离子体发生装置，包括左侧和右侧分别带有供气口10和出气口11的放电容器1，在放电容器1的侧面还设置有处理物送入口12，在该放电容器1内部自下而上依次设置上下移动式工作平台2、与一极接地的特斯拉供电电源15相连接的特斯拉线圈14以及与交流脉冲电源3相连接的等离子体放电板16。
所述的交流脉冲电源3的频率为10-100KHz且电压幅值为150-280V。
所述的等离子体放电板16上部为横向放置的平板玻璃基底4，平板玻璃基底4的底表面纵向设置由两个以上的条状放电电极17组成的条状放电电极组，条状放电电极组的每个放电电极17凸出平板玻璃基底4两纵向端面，另外在平板玻璃基底4的底表面的各个放电电极17之间的间隙通过绝缘介质填充构成绝缘介质层7，所述的放电电极17按照从左到右的顺序依次两个一组分别和交流脉冲电源3的两极相连接。
所述的放电电极组为在平板玻璃基底4的底表面上纵向设置和该放电电极组内的放电电极17数量一致的氧化铟锡层5，该氧化铟锡层5的厚度为0.2-1μm，每个氧化铟锡层5的底部表面对应纵向设置条状金属电极6，每个氧化铟锡层5和在其底部表面设置的条状金属电极6构成一个放电电极17，按照从左到右的顺序依次相邻的两个放电电极17构成了一个放电电极对。
所述的每个放电电极对的内部间隙距离要小于该放电电极对和其相邻的放电电极对之间的距离。
所述的绝缘介质层7的外表面附有Al2O3层8，该Al2O3层8的厚度为0.1-1μm。
利用放电容器1提供密闭空间、工作平台2用于放置被处理物、交流脉冲电源3为等离子体放电板16提供放电电压、特斯拉线圈14用来产生一个短暂的辅助放电以触发介质阻挡的辉光放电，而等离子体放电板用于主放电，由此该装置放电时，等离子体产生于等离子体放电板16之外，这样该装置可以对形状更为复杂，尺寸更大的物品进行处理，应用范围也更加广泛，并且不需要高电压，不会产生电弧，安全性高，一次性处理面积大，处理时间短效率高。
附图说明
图1为本发明的平板式等离子体发生装置的结构示意图。
图2为本发明的等离子体放电板的结构俯视示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更详细的说明。
如图1所示，平板式等离子体发生装置，包括左侧和右侧分别带有供气口10和出气口11的放电容器1，在放电容器1的侧面还设置有处理物送入口12，在该放电容器1内部自下而上依次设置上下移动式工作平台2、与一极接地的特斯拉供电电源15相连接的特斯拉线圈14以及与交流脉冲电源3相连接的等离子体放电板16。所述的交流脉冲电源3的频率为10-100KHz且电压幅值为150-280V。所述的等离子体放电板16上部为横向放置的平板玻璃基底4，平板玻璃基底4的底表面纵向设置由两个以上的条状放电电极17组成的条状放电电极组，条状放电电极组的每个放电电极17凸出平板玻璃基底4两纵向端面，另外在平板玻璃基底4的底表面的各个放电电极17之间的间隙通过绝缘介质填充构成绝缘介质层7，所述的放电电极17按照从左到右的顺序依次两个一组分别和交流脉冲电源3的两极相连接。
如图2所示，所述的放电电极组为在平板玻璃基底4的底表面上纵向设置和该放电电极组内的放电电极17数量一致的氧化铟锡层5，该氧化铟锡层5的厚度为0.2-1μm，每个氧化铟锡层5的底部表面对应纵向设置条状金属电极6，每个氧化铟锡层5和在其底部表面设置的条状金属电极6构成一个放电电极17，按照从左到右的顺序依次相邻的两个放电电极17构成了一个放电电极对。
另外，所述的放电电极对的内部间隙距离要小于该放电电极对和其相邻的放电电极对之间的距离。在绝缘介质层7的外表面附有Al2O3层8，该Al2O3层8的厚度为0.1-1μm。
本发明的工作原理为：首先通过移动上下移动式工作平台2，从处理物送入口12中将处理物13放在上下移动式工作平台2上，并将上下移动式工作平台2放到靠近等离子体放电板16底部，接通交流脉冲电源3和特斯拉供电电源14，为放电提供放电电压，通过供气口10向放电容器1中通入工作气体，然后特斯拉供电电源15为特斯拉线圈14提供一个较低的放电电压，使其产生一个短暂的辅助放电，以此触发主放电，即等离子体放电板16所发生的介质阻挡的辉光放电的进行，同时由于每一个放电电极对的两个放电电极17，分别接在交流脉冲电源3的两极，这两个放电电极17之间就接入了一个交流电压，即整个放电板就接入了交流脉冲电压，当调整该电压以及工作气体条件合适时，就能够发生放电，于等离子体放电板16表面产生等离子体9，对被处理物13进行处理。
利用放电容器1提供密闭空间、工作平台2用于放置被处理物、交流脉冲电源3为等离子体放电板16提供放电电压、特斯拉线圈14用来产生一个短暂的辅助放电以触发介质阻挡的辉光放电、等离子体放电板用于主放电，由此该装置放电时，等离子体产生于等离子体放电板16之外，这样该装置可以对形状更为复杂，尺寸更大的物品进行处理，应用范围也更加广泛，并且不需要高电压，不会产生电弧，安全性高，一次性处理面积大，处理时间短效率高。

Claims (6)

1.一种平板式等离子体发生装置，包括左侧和右侧分别带有供气口(10)和出气口(11)的放电容器(1)，其特征在于：在放电容器(1)的侧面还设置有处理物送入口(12)，在该放电容器(1)内部自下而上依次设置上下移动式工作平台(2)、与一极接地的特斯拉供电电源(15)相连接的特斯拉线圈(14)以及与交流脉冲电源(3)相连接的等离子体放电板(16)。
2.根据权利要求1所述的平板式等离子体发生装置，其特征在于：所述的交流脉冲电源(3)的频率为10-100KHz且电压幅值为150-280V。
3.根据权利要求1或2所述的平板式等离子体发生装置，其特征在于：所述的等离子体放电板(16)上部为横向放置的平板玻璃基底(4)，平板玻璃基底(4)的底表面纵向设置由两个以上的条状放电电极(17)组成的条状放电电极组，条状放电电极组的每个放电电极(17)凸出平板玻璃基底(4)两纵向端面，另外在平板玻璃基底(4)的底表面的各个放电电极(17)之间的间隙通过绝缘介质填充构成绝缘介质层(7)，所述的放电电极(17)按照从左到右的顺序依次两个一组分别和交流脉冲电源(3)的两极相连接。
4.根据权利要求3所述的平板式等离子体发生装置，其特征在于：所述的放电电极组为在平板玻璃基底(4)的底表面上纵向设置和该放电电极组内的放电电极(17)数量一致的氧化铟锡层(5)，该氧化铟锡层(5)的厚度为0.2-1μm，每个氧化铟锡层(5)的底部表面对应纵向设置条状金属电极(6)，每个氧化铟锡层(5)和在其底部表面设置的条状金属电极(6)构成一个放电电极(17)，按照从左到右的顺序依次相邻的两个放电电极(17)构成了一个放电电极对。
5.根据权利要求3所述的平板式等离子体发生装置，其特征在于：在绝缘介质层(7)的外表面附有Al2O3层(8)，该Al2O3层(8)的厚度为0.1-1μm。
6.根据权利要求4所述的平板式等离子体发生装置，其特征在于：所述的放电电极对的内部间隙距离要小于该放电电极对和其相邻的放电电极对之间的距离。
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