CN102811545A - 大气压等离子发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大气压等离子发生装置。所述大气压等离子发生装置包括：外壳；与所述外壳下部结合，下方形成等离子排出口的接地电极部；结合在所述外壳和所述接地电极部之间的绝缘部件；与所述绝缘部件下部结合，与所述接地电极部隔开配置，在所述接地电极部之间形成放电空间的分段射频电极；向所述分段射频电极供电的供电部。所述分段射频电极为圆柱形，设置在所述排出口的上部；邻接并与所述分段射频电极对向，且形成所述放电空间的所述接地电极部的放电面为长方形，通过所述放电空间的上部供给的气体在圆弧形的所述分段射频电极和长方形所述放电面之间所形成的所述放电空间上放电，并通过所述排出口喷射等离子。

Description

大气压等离子发生装置

技术领域

本发明涉及一种大气压等离子发生装置，尤其涉及一种在大气压下，提供稳定的低温辉光放电等离子，利用圆柱形的分段射频电极，可减少在大气压下发生等离子的消耗电力的大气压等离子发生装置。

背景技术

   现有的真空系统不需要大气压等离子，在大气压下，无反应室也可以在现有的生产线上使用，并可连续处理。为了产生大气压等离子，主要有如下技术：介质阻挡放电、电晕放电、微波放电和电弧放电等。

上述技术广泛的应用在诸多产业领域，除了电弧放电以外，其他的技术大多用在半导体制造工程上。

图 1 是以往技术的大气压介质阻挡放电装置的构成图。如图 1 所示，大气压等离子装置中的介质阻挡放电装置的构造如下：在中心部配置分段射频电极 2，在两侧配置有与所述分段射频电极 2 隔开的接地电极 1，所述分段射频电极 2 和所述接地电极 1 相互隔开，其中间形成放电空间 4。

在所述分段射频电极 2 上连接供电部 3，并供给电源，所述接地电极 1 与接地线连接。所述分段射频电极 2 和接地电极 1 之间的间距约为2至7毫米，所述分段射频电极 2 和所述接地电极 1 上涂有数十 ?? 至数毫米的介质。在上述以往的大气压介质阻挡放电装置中，所述分段射频电极 2 和接地电极 1 之间流入氩等非活性气体及二氧化碳等工程气体，同时向所述分段射频电极 2 上负荷数千赫至数兆赫的电流电压，从而产生等离子。

此时，因所述分段射频电极 2 与所述接地电极 1 之间的距离及所述分段射频电极 2 与所述接地电极 1 之间的气流，会对等离子发生电压及工程等离子的稳定化产生很大的影响。

以往技术如图 1 所示，分段射频电极的截面为四方形，分段射频电极与接地电极面对面邻接。因其面对面邻接，电极面积较大，发生等离子所需的消耗电力则增大。

另外，在同一电量条件下，电极面积越大，不易离子化的气体，则发生局部性的流光或漏气的可能性会更大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种大气压等离子发生装置，使用圆柱形的分段射频电极，分按射频电极与接地电极非面对面邻接，而是线对线邻接，从而减小了放电的面积，随之降低了发生等离子的消耗电力，也使局部性流光及漏气的可能性减少，并可形成高密度的等离子。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种大气压等离子装置，所述大气压等离子发生装置包括：外壳；与所述外壳下部结合，下方形成等离子排出口的接地电极部；结合在所述外壳和所述接地电极部之间的绝缘部件；与所述绝缘部件下部结合，同时与所述接地电极部隔开配置，并在所述接地电极部之间形成放电空间的分段射频电极；向所述分段射频电极供电的供电部；及所述分段射频电极为圆柱形，设置在所述排出口的上部；邻接并与所述分段射频电极对向，且形成所述放电空间的所述接地电极部的放电面为长方形，通过所述放电空间的上部供给的气体在圆弧形的所述分段射频电极和长方形的所述放电面之间所形成的所述放电空间上放电，并通过所述排出口喷射等离子。

 还包括：连接在所述分段射频电极的两侧，使所述分段射频电极与所述接地电极隔开的绝缘性覆盖部件。

 所述覆盖部件为圆筒形，在下部形成所述分段射频电极及向下突出的固定棱，所述固定棱的上部安装支撑着所述分段射频电极，所述固定棱的下部与所述接地电极相接。

 在所述绝缘部件上向下开放形成圆柱形插入槽，可配置插入所述分段射频电极及所述覆盖部件，所述插入槽下部开放口的开放幅度要小于所述覆盖部件的直径及所述插入槽的最大直径，所述覆盖部件的中心点配置在所述插入槽的内部。

 所述接地电极部以所述排出口为中心，分离成 2个，所述覆盖部件在所述分段射频电极的两侧与两个所述接地电极的放电面相接，封闭所述排出口的两侧方向。

 在所述外壳上，形成第一吸气孔，在所述绝缘部件上形成与所述第一吸气孔连通的第二吸气孔，在所述绝缘部件和所述接地电极部之间形成将所述第二吸气孔和所述放电空间连通的气体引导空间。

 本发明的有益效果是：本发明的大气压等离子发生装置，使用圆柱形的分段射频电极，分按射频电极与接地电极非面对面邻接，而是线对线邻接，从而减小了放电的面积，随之降低了发生等离子的消耗电力，也使局部性流光及漏气的可能性减少，并可形成高密度的等离子。

 此外，因分段射频电极的两侧结合有覆盖部件，从而隔开分段射频电极和接地电极，并形成放电空间，可防止分段射频电极和绝缘部件的脱离，并可防止气体及等离子不通过排出口、通过分段射频电极两侧排出。

附图说明

 图 1 是以往技术的大气压介质阻挡放电装置的结构图；

   图 2 是本发明实施方式的大气压等离子发生装置的立体图；

   图 3 是本发明实施方式的大气压等离子发生装置的侧面图；

   图 4 是本发明实施方式的大气压等离子发生装置的一方向分解立体图；

   图 5 是本发明实施方式的大气压等离子发生装置的另一方向分解立体图；

   图 6 是图 2 沿 A-A 方向的截面图；

   图 7(a) 是本发明实施方式的大气压等离子发生装置中分段射频电极与覆盖部件结合状态的立体图一；

图 7(b) 是本发明实施方式的大气压等离子发生装置中分段射频电极与覆盖部件结合状态的立体图二。

具体实施方式

图 2 是本发明实施方式的大气压等离子发生装置的立体图；图 3 是本发明实施方式的大气压等离子发生装置的侧面图；图 4 是本发明实施方式的大气压等离子发生装置的一方向分解立体图；图 5是本发明实施方式的大气压等离子发生装置的另一方向分解立体图；图 6 是图 2 沿 A-A 方向的截面图；图 7(a) 是本发明实施方式的大气压等离子发生装置中分段射频电极与覆盖部件结合状态的立体图一；图 7(b) 是本发明实施方式的大气压等离子发生装置中分段射频电极与覆盖部件结合状态的立体图二。

如图 2 至图 7(b) 所示，本发明的大气压等离子发生装置包括：外壳 10、绝缘部件 20、接地电极部 30、分段射频电极 40 及供电部 50、覆盖部件 60 等。

在外壳 10 的下部凹槽处形成流入发生等离子气体的第一吸气孔 11。第一吸气孔 11由有至少两个形成，向上贯通外壳 10 的上面。

在外壳 10 的下部底面靠近凹槽处侧壁的两侧纵向形成向下突出的插入棱 12，第一吸气孔 11 向上贯通插入棱 12。

绝缘部件 20 凹进，并插入安装在外壳 10 的下部，上述绝缘部件 20 的上面形成可安装插入棱 12 的分配槽 22，在分配槽 22 上配置有向上形成的、至少两个的分配板 23。

插入棱 12 固定在分配槽 22 中，所以绝缘部件 20 和外壳 10 的组装更加简易，可最大程度减少分配槽 22 所流入的气体通过绝缘部件 20 和外壳 10 之间流出。

在绝缘部件 20 上形成上下贯通的第二吸气孔 21，第二吸气孔 21 在分配槽 22 的下部形成，并与第一吸气孔 11 连通。

在绝缘部件 20 上，向下开放形成圆柱形插入槽 25，插入槽 25 内可插入配置分段射频电极 40 及覆盖部件 60。

插入槽 25 下方开放的开放口 26 的开放幅度（W）要小于插入槽 25 最大的直径。也就是说，插入槽 25 的截面为圆形，开放口 26 形成在插入槽 25 直径更下方的位置。因此，开放口 26 的开放幅度要小于插入槽 25 最大的直径。

在绝缘部件 20 的两侧，向着第二吸气孔 21 的两侧突出形成间隙棱 27。间隙棱 27 如后述，在绝缘部件 20 及接地电极部 30 之间形成气体引导空间 35。

接地电极部 30 与外壳 10 的下部结合，为向下排出等离子，形成排出口 36。排出口 36 沿分段射频电极 40 的纵向形成，可大面积的喷射等离子。

在接地电极部 30 的上面与绝缘部件 20 的间隙棱 27 相接，在绝缘部件 20 与接地电极部 30 之间，形成与第二吸气孔 21 连通的气体引导空间 35。

如上所述，绝缘部件 20 配置在外壳 10 和接地电极部 30 之间。

接地电极部 30 分离为两个，以排出口 36 及分段射频电极 40 为中心向两方向分离。气体引导空间 35 与在分段射频电极 40 和接地电极部 30 形成的放电空间 45 连通，放电空间 45 与排出口 36 连通。

接地电极部 30 上形成放电面 31，放电面 31 与分段射频电极 40 邻接相对，呈直线平面，并形成放电空间 45。

分段射频电极 40 与绝缘部件 20 下部结合，与接地电极部 30 隔开配置，在接地电极部 30 之间形成发生等离子的放电空间 45。

放电空间 45 如后述，使气体引导空间 35 与排出口 36 连通。因此，通过气体引导空间 35 而流入的气体，在放电空间 45 内放电，然后通过排出口 36 向外部排出。

上述分段射频电极 40 为圆柱形，配置在排出口 36 的上部。因此，通过放电空间 45 而供给的气体在圆柱形的分段射频电极 40 和直线平面形的放电面 31 之间所形成的放电空间 45 内放电，并通过排出口 36 喷射等离子。

供电部 50 供给分段射频电极 40 电源，贯通外壳 10 和绝缘部件 20，与分段射频电极 40 连接。

在本实施方式中，供电部 50 由贯通外壳 10 纵向形成的第一供电部 51 和在分段射频电极 40 的上部横向形成并结合的第二供电部 52 构成，第一供电部 51 与第二供电部 52 相互连接。

覆盖部件 60 为绝缘材质，与圆柱形分段射频电极 40 的两侧结合，将分段射频电极 40 与接地电极部 30 隔开。

上述覆盖部件 60 为圆筒形，在下部形成所述分段射频电极40及向下突出的固定棱61，如图 7(a)和图7(b)所示，固定棱 61 的上部固定支撑分段射频电极 40，固定棱 61 的下部与接地电极部 30 相接。

覆盖部件 60 在分段射频电极 40 的两侧，与两个接地电极部 30 的放电面 31 相接，并封闭排出口 36 的两侧方向。因此，可防止由放电空间 45 流入的气体与放电空间 45 发生的等离子向分段射频电极　40　的两侧排出。

插入槽　25　下部开放的开放口　26　的开放幅度（Ｗ），要小于覆盖部件　60　及分段射频电极　40　的直径。覆盖部件　60　及分段射频电极　40　的中心部配置在插入槽　25　的内部。

插入绝缘部件　20　的插入槽　25　内的分段射频电极　40　及覆盖部件　60　无须其他连接方式，也可以和绝缘部件　20　结合。分段射频电极　40　及覆盖部件　60　可防止插入槽　25　向下脱离。

分段射频电极　40　与覆盖部件　60　插入安装在插入槽　25　的侧面方向。

另外，为了在分段射频电极　40　与接地电极部　30　上流入冷却水，形成冷却道　39，可维持分段射频电极　40　与接地电极部　30　的温度。

 接下来，就本发明的运作过程进行说明。

将气体供入本发明的大气压等离子发生装置前，因间隙棱　27，绝缘部件　20　和接地电极部　30　隔开，并形成气体引导空间　35，覆盖部件　60　形成放电空间　45，使分段射频电极　40　与接地电极部　30　隔开。

在上述状态下，通过供电部　50　供向分段射频电极　40　电源，气体通过第一吸气孔　11　流入，通过第一吸气孔　11　流入的气体再流入分配槽　22，经过由至少两个孔形成的分配板　23，整体均匀地喷出。

通过分配板　23　的气体，再通过第二吸气孔　21　流入气体引导空间　35。

然后随着气体引导空间　35　的移动，移至在分段射频电极　40　与接地电极部　30　的放电面　31　之间所形成的放电空间　45　内。

此时，在分段射频电极　40　上加电，因接地电极部　30　外部不接地，在放电空间　45　内使气体放电，并发生等离子。

这样发生的等离子通过排出口　36　的下部喷射。

在放电空间　45　内流入的气体，因覆盖部件　60，而不能向分段射频电极　40　移动，只能通过在放电空间　45　下部形成的排口部才能排向外部，可增加等离子的喷射量。

此外，分段射频电极　40　为圆柱形，接地电极部　30　的放电面　31　为直线平面形，分段射频电极　40　与接地电极部　30　的放电面　31　最邻接的部位是线对线对向的。

通过最邻接的部位传达，所以分段射频电极　40　上的电流为移至接地电极部　30，通过圆弧形的分段射频电极　40　与直线平面形放电面　31　中最邻接的部位，即最短邻接距离（L）移动。

此时，分段射频电极　40　与放电面　31　最邻接的部位非面对面，而是线对线对向，与以往技术中的面对面对向相比，可减小电极的面积，同时减少等离子发生时消耗的电力。

另外，在同一电量条件下，电极面积小，可最大程度地减少发生局部性的流光或漏气的可能性。

以上实施方式仅用于说明本发明，本发明并不局限于此。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何等同替换、改进和变换等，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种大气压等离子装置，其特征在于：所述大气压等离子发生装置包括：外壳；与所述外壳下部结合，下方形成等离子排出口的接地电极部；结合在所述外壳和所述接地电极部之间的绝缘部件；与所述绝缘部件下部结合，同时与所述接地电极部隔开配置，并在所述接地电极部之间形成放电空间的分段射频电极；向所述分段射频电极供电的供电部；及

所述分段射频电极为圆柱形，设置在所述排出口的上部；邻接并与所述分段射频电极对向，且形成所述放电空间的所述接地电极部的放电面为长方形，通过所述放电空间的上部供给的气体在圆弧形的所述分段射频电极和长方形的所述放电面之间所形成的所述放电空间上放电，并通过所述排出口喷射等离子。

2.根据权利要求 1 所述的大气压等离子发生装置，其特征在于：还包括连接在所述分段射频电极的两侧，使所述分段射频电极与所述接地电极隔开的绝缘性覆盖部件。

3.根据权利要求 2 所述的大气压等离子发生装置，其特征在于：所述覆盖部件为圆筒形，在下部形成所述分段射频电极及向下突出的固定棱，所述固定棱的上部安装支撑着所述分段射频电极，所述固定棱的下部与所述接地电极相接。

4.根据权利要求 3 所述的大气压等离子发生装置，其特征在于：在所述绝缘部件上向下开放形成圆柱形插入槽，可配置插入所述分段射频电极及所述覆盖部件，所述插入槽下部开放口的开放幅度要小于所述覆盖部件的直径及所述插入槽的最大直径，所述覆盖部件的中心点配置在所述插入槽的内部。

5.根据权利要求 2 至 4 任一所述的大气压等离子发生装置，其特征在于：所述接地电极部以所述排出口为中心，分离成 2个，所述覆盖部件在所述分段射频电极的两侧与两个所述接地电极的放电面相接，封闭所述排出口的两侧方向。

6.根据权利要求 2 所述的大气压等离子发生装置，其特征在于： 在所述外壳上，形成第一吸气孔，在所述绝缘部件上形成与所述第一吸气孔连通的第二吸气孔，在所述绝缘部件和所述接地电极部之间形成将所述第二吸气孔和所述放电空间连通的气体引导空间。

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