CN105430859A - 一种手持式等离子体发生装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手持式等离子体发生装置，包括等离子体腔、绝缘保护套管、硬导气管、外部电源和外部气源；所述等离子体腔包括小口径铜管电极和带绝缘层电极，所述带绝缘层电极为漆包线或带绝缘包层的导线，该电极可缠绕在铜管上或缠绕在所述硬导气管上距离铜管10mm以内位置形成放电回路，由于放电回路在腔内形成而受外界干扰较小；所述硬导气管可直接套在铜管电极外面；所述绝缘保护套管能够把等离子体腔及气管紧密牢固的装入其中，并且所述保护套管能够起到安全隔离作用及便于手持操作。本装置能方便产生稳定的富含高能活性粒子的大气压低温等离子体射流，针对不同的处理对象可提供不同的工作模式。

Description

一种手持式等离子体发生装置及方法

技术领域

本发明涉及一种大气压等离子体射流装置及方法，具体为手持式大气压He气介质阻挡放电低温等离子体产生方法及装置。

背景技术

介质阻挡放电是有绝缘介质插入放电空间的一种气体放电，介质可以覆盖在电极上也可以悬挂在放电空间里。这样，当在放电电极上施加足够高的交流电压时，电极间的气体即使在很高气压下也能被击穿而形成所谓的介质阻挡放电。介质阻挡放电等离子体，是一种高气压的冷等离子体。因为它能够在大气压的条件或高于大气压的条件下产生，而不需要真空设备就可以在较低的温度下获得化学反应所需要的活性粒子，它还具有特殊的光、热、声、电等物理过程及化学过程。

介质阻挡放电可以在大气压下产生稳定的低温等离子体，与其它低温等离子体产生方法相比，更适合于大规模工业化生产，在废气处理、废水处理、烟气除硫、杀菌消毒、材料表面改性、有机物氧化处理、薄膜沉积、皮肤表面处理等领域，具有广阔应用前景，已经引起了许多研究者的高度关注。尤其是近年来，低温等离子体技术已经在生物医学领域得到了广泛的研究和应用，人们尝试着使用等离子体来取代或者辅助药物和传统的医疗手段来达到更好的治疗效果，这样不仅可以避免药物对人体造成的副作用，也不会对环境造成破坏。

由于介质阻挡放电结构中受到绝缘介质材料、尺寸及形状的约束，并且放电电压及温度通常较高，传统的介质阻挡放电装置存在以下缺点（1）外形较大；（2）使用有触电危险；（3）射流温度较高；（4）加工成本较高。由于这些缺点的存在致使传统介质阻挡放电装置不利于手持操作。

发明内容

本发明目的在于提供一种成本较低、便于手持且安全的大气压低温等离子体射流装置，以解决传统介质阻挡放电不便手持操作且放电电压及温度较高的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：本发明所涉及手持式等离子体发生装置包括等离子体腔、绝缘保护套管、硬导气管、外部电源和外部气源；所述等离子体腔包括小口径铜管电极和带绝缘层电极，所述两个电极分别连接到所述外部电源的两极；所述外部电源为10kHz~30kHz的交流电源或脉冲电源；所述外部气源为He气，通过导气管与等离子体腔连接。

手持式等离子体发生装置，其特征在于：所述铜管电极为内径0.5~3mm、壁厚0.5~2mm的紫铜管或黄铜管，并具有束流作用；所述带绝缘层电极为漆包线或带绝缘包层的导线，其绝缘层同时具有阻挡介质的作用，有效防止等离子体向电弧放电转化，所述带绝缘层电极可缠绕在铜管上或缠绕在所述硬导气管上距离铜管10mm以内位置形成放电回路；所述两个电极分别连接到所述外部电源的两极；由于放电回路在腔内形成而受外界干扰较小，因此有利于形成稳定的等离子体射流，且所述带绝缘层电极通过电源的地端接地，以保证仪器安全；所述外部电源为10kHz~30kHz的交流电源或脉冲电源；所述硬导气管为内径3~5mm的硅胶管或聚四氟乙烯管，具有良好弯曲性能，导气管可直接紧密套在铜管电极外面，将气体通入铜管中进行放电并射出；所述外部气源为He气，通过导气管与等离子体腔连接，He气的使用有利于降低放电电压及放电功率，从而保证手持装置的安全；所述绝缘保护套管为内径10~14mm外径14~18mm的硅胶管或PU管，具有较好的柔韧性及弯曲性能，能够把等离子体腔及气管紧密牢固的装入其中，并且所述保护套管能够起到安全隔离作用及便于手持操作。

有一定流速的He气通过硬导气管进入铜管，在两电极上的高电压作用下铜管内的He气击穿形成等离子体并发展为射流。等离子体射流温度基本维持在室温，从而形成低温大气压等离子体射流，并可以手持操作。本装置能在大气压下稳定工作，并保持等离子体温度为室温或仅略高于室温。本装置产生的等离子体射流面积、长度、强度可通过电源电压及频率进行调节，针对不同的处理对象可提供不同的工作模式。

本装置的使用有利于降低设备加工成本，并能方便产生稳定的富含高能活性粒子的大气压低温等离子体射流，且便于手持使用放电装置。因此本发明将大大提高低温等离子体的应用范围，例如用于传统等离子体不便处理的不规则材料表面改性，用于限定范围内的局部表面处理，用于皮肤表面清洗、杀菌、消毒，及其它一些场合下的消毒杀菌、疾病治疗、等离子体刻蚀等。

附图说明

图1为手持式等离子体发生装置结构示意图。

图2为手持式等离子体发生装置实际放电效果图。

具体实施方式

如图1所示。本发明所涉及手持式等离子体发生装置包括等离子体腔、绝缘保护套管6、硬导气管4、外部电源3和外部气源5；所述等离子体腔包括小口径铜管电极1和带绝缘层电极2，其特征在于：所述铜管电极1为内径2mm、外径4mm的紫铜管或黄铜管，并具有束流作用；所述带绝缘层电极2为漆包线或带绝缘包层的导线，其绝缘层同时具有阻挡介质的作用，有效防止等离子体向电弧放电转化，所述带绝缘层电极2可缠绕在铜管1上或缠绕在所述硬导气管4上距离铜管10mm以内位置形成放电回路；所述两个电极1、2分别连接到所述外部电源3的两极；由于放电回路在腔内形成而受外界干扰较小，因此有利于形成稳定的等离子体射流，且所述带绝缘层电极2通过电源的地端接地，以保证仪器安全；所述外部电源3为10kHz~30kHz的交流电源或脉冲电源；所述硬导气管4为内径4mm的硅胶管或聚四氟乙烯管，具有良好弯曲性能，导气管4可直接套在铜管电极1外面，将气体5通入铜管1中进行放电并射出；所述外部气源为He气5，通过导气管4与等离子体腔连接，He气的使用有利于降低放电电压及放电功率，从而保证手持装置的安全；所述绝缘保护套管6为内径14mm外径16mm的硅胶管或PU管，具有较好的柔韧性及弯曲性能，能够把等离子体腔及气管紧密牢固的装入其中，并且所述保护套管能够起到安全隔离作用及便于手持操作。

一定流速的He气5通过硬导气管4进入铜管1，在两电极上的高电压作用下铜管1内的He气击穿形成等离子体并发展为射流7。等离子体射流7温度基本维持在室温，从而形成低温大气压等离子体射流，并可以手持操作。本装置能在大气压下稳定工作，并保持等离子体温度为室温或仅略高于室温。本装置产生的等离子体射流面积、长度、强度可通过外部电源3电压及频率进行调节，针对不同的处理对象可提供不同的工作模式。

如图2所示为所述装置的实际放电照片，等离子体温度约为室温25度，射流长度约为20mm，此时交流电源工作频率为15kHz。

Claims (2)

1.一种手持式等离子体发生装置，包括等离子体腔、绝缘保护套管、硬导气管、外部电源和外部气源，其特征在于：所述等离子体腔包括小口径铜管电极和带绝缘层电极，所述铜管电极为内径0.5~3mm、壁厚0.5~2mm的紫铜管或黄铜管，所述带绝缘层电极为漆包线或带绝缘包层的导线，所述带绝缘层电极可缠绕在铜管上或缠绕在所述硬导气管上距离铜管10mm以内位置，所述两个电极分别连接到所述外部电源的两极，且所述带绝缘层电极通过电源的地端接地。

2.一种如权利要求1所述的手持式等离子体发生装置，其特征在于：所述绝缘保护套管为内径14mm外径16mm的硅胶管或PU管，能够把等离子体腔及气管紧密牢固的装入其中。