CN105744713A - 一种阵列针-板式液相等离子体射流发生装置 - Google Patents

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Abstract

一种阵列针?板式液相等离子体射流发生装置主要包括有金属板、介质体、通气机构、绝缘介质管和导电金属管。本发明采用在液相中的介质阻挡放电技术，在液体中产生均匀的低温等离子体射流，放电温度低，均匀性好；与传统液相等离子体放电装置相比，此装置结构更为精妙，更为简单，产生的等离子体活性物质浓度更高；装置安装便捷，放电要求低，稳定性好，能耗少，效率高。

Description

一种阵列针-板式液相等离子体射流发生装置
技术领域
本发明涉及一种等离子体放电装置。
背景技术
已知，等离子体常被视为除去固态、液态、气态外，物质存在的第四态，为材料、能源、信息、环境空间、地球物理等科学应用提供了一种新的技术与工艺。而大气压非平衡等离子体放电一直是医学、生物学等学科上杀菌消毒领域的研究热点，其中，在液相中产生均匀高密度的等离子体射流放电是国内外广大专家学者研究的热点难点。传统液相等离子体放电装置，它的不足之处：产生等离子体密度低，放电形式复杂，操作繁琐，放电要求高，无法满足人们的研究需要。
发明内容
本发明目的在于提供一种密度高、成本小、操作简单、安全高效的阵列针-板式液相等离子体射流发生装置。
本发明主要包括金属板、介质体、通气机构、绝缘介质管和导电金属管。
其中，金属板为圆形平板，金属板通过导线接地。金属板置于介质体的下部。金属板的直径与介质体下表面的直径相同，介质体为上开口的圆柱壳体。在介质体的内部插接通气机构。通气机构的下端高于介质体的下端。通气机构由通气主体和通气顶盖组成，通气主体与通气顶盖通过螺纹连接。在通气顶盖的中心处设有一个出线口。通气主体为圆柱体，在通气主体的上部和下部均设有一个圆柱形凹槽，在通气主体上部的圆柱形凹槽侧壁上，设有一个通气孔。在通气主体中部设有若干轴向通孔，通孔呈阵列式排布。每个轴向通孔内插接一个绝缘介质管，绝缘介质管的上端与通气主体上部圆柱形凹槽的下表面在同一水平面，绝缘介质管的下端与通气主体的下端在同一水平面。在每根绝缘介质管的内部分别插接导电金属管，导电金属管的外径与绝缘介质管的内径相同，导电金属管的上端延伸至通气主体上部的圆柱形凹槽内，导电金属管的下端高于绝缘介质管的下端。导电金属管之间通过导线相连，导线从通气顶盖的出线口延伸至通气机构的外部，与高压电源相连。
进一步地，所述介质体由石英或有机玻璃或聚四氟乙烯制成。
进一步地，所述通气机构为聚四氟乙烯或有机玻璃或石英制成；
进一步地，所述绝缘介质管由石英或陶瓷或聚四氟乙烯材料制成。
进一步地，所述导电金属管为不锈钢或白钢或紫铜制成。
进一步地，所述金属板为白钢或不锈钢或紫铜制成。
进一步地，所述高压电源为交流电源或脉冲电源。
进一步地，所述交流电源的电压峰峰值调节范围为0～20KV，频率调节范围为1～30KHz。
进一步地，所述脉冲电源的电压峰峰值调节范围为0～15KV，频率调节范围为1～10KHz。
本发明在使用时，从上至下，工作气体从进气孔通入通气机构，自通气机构进入每根导电金属管中，经由导电金属管通入下方液相放电区域；选择适宜孔径的绝缘介质管，插入通气系统内部通孔中，绝缘介质管与通气系统底端持平，绝缘介质管与通孔区域顶端持平；选择适宜孔径的导电金属管一一对应插入到绝缘介质管中，导电金属管底端与绝缘介质管底端留有一定距离，导电金属管顶端高出绝缘介质管一定距离，导电金属管与导线连结并通过出线孔与高压电源连通后构成高压供电部分；将介质体中倒入放电液体，将放电系统插入到放电液体中，并与介质体底面留有一定距离；在介质体底面下方放置金属板，金属板与介质体底面紧密贴合，金属板连接地电极。高压电源提供合适的频率和放电电压，对工作气体进行放电处理，工作气体被电离从而在放电液体中产生均匀的等离子体，并产生大量活性物质，如OH自由基、激发态氦原子、氧原子、臭氧等。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、采用在液相中的介质阻挡放电技术，在液体中产生均匀的低温等离子体射流，放电温度低，均匀性好；
2、与传统液相等离子体放电装置相比，此装置结构更为精妙，更为简单，产生的等离子体活性物质浓度更高；
3、装置安装便捷，放电要求低，稳定性好，能耗少，效率高。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意简图；
图2为本发明的立体示意简图；
图3是本发明的实施例1的杀菌实验效果图。
具体实施方式
实施例1
在图1和图2所示的本发明的示意简图中，金属板1为圆形平板，金属板通过导线2接地。金属板置于介质体3的下部。金属板的直径与介质体下表面的直径相同，介质体为上开口的圆柱壳体。在介质体的内部插接通气机构。通气机构的下端高于介质体的下端。通气机构由通气主体4和通气顶盖5组成，通气主体与通气顶盖通过螺纹连接。在通气顶盖的中心处设有一个出线口6。通气主体为圆柱体，在通气主体的上部和下部均设有一个圆柱形凹槽，在通气主体上部的圆柱形凹槽侧壁上，设有一个通气孔7。在通气主体中部设有轴向通孔，通孔呈阵列式排布。每个轴向通孔内插接一个绝缘介质管8，绝缘介质管的上端与通气主体上部圆柱形凹槽的下表面在同一水平面，绝缘介质管的下端与通气主体的下端在同一水平面。在每根绝缘介质管的内部分别插接导电金属管9，导电金属管的外径与绝缘介质管的内径相同，导电金属管的上端延伸至通气主体上部的圆柱形凹槽内，导电金属管的下端高于绝缘介质管的下端。导电金属管之间通过导线10相连，导线从通气顶盖的出线口延伸至通气机构的外部，与高压电源11相连。
所述介质体由石英材料制成。
所述通气机构由石英制成；
所述绝缘介质管由石英材料制成，绝缘介质管长度为80mm，内径为1mm，外径为2mm，管与管之间距离为5mm。
所述导电金属管为紫铜制成，导电金属管长度为80mm，内径为0.8mm，外径为1mm。
所述金属板为不锈钢制成。金属板的厚度为1mm，金属板的直径为50mm。
选用纯度为99.9％的氦气作为工作气体，工作气体流量为2L/min。
选用去离子水作为工作液体。
治疗操作时，采用交流电源作为电源，交流电源的放电电压为15kV，放电频率为15kHz。将处理好的等离子体水滴加入大肠杆菌菌液中。
实验中，电压相同，放电频率相同，处理时间不同。其中，处理时间分别为0S、20S、40S、1min、2min，4min、8min，0S为未处理的样品，图3是本发明的一组杀菌实验效果图，通过图3可以明显看出，本发明杀菌效果明显，而且处理时间越长杀菌效果越好。

Claims (4)

1.一种阵列针-板式液相等离子体射流发生装置，主要包括有金属板、介质体、通气机构、绝缘介质管和导电金属管，其特征在于：金属板为圆形平板，金属板通过导线接地，金属板置于介质体的下部，金属板的直径与介质体下表面的直径相同，介质体为上开口的圆柱壳体，在介质体的内部插接通气机构，通气机构的下端高于介质体的下端，通气机构由通气主体和通气顶盖组成，通气主体与通气顶盖通过螺纹连接，在通气顶盖的中心处设有一个出线口，通气主体为圆柱体，在通气主体的上部和下部均设有一个圆柱形凹槽，在通气主体上部的圆柱形凹槽侧壁上，设有一个通气孔，在通气主体中部设有轴向通孔，通孔呈阵列式排布，每个轴向通孔内插接一个绝缘介质管，绝缘介质管的上端与通气主体上部圆柱形凹槽的下表面在同一水平面，绝缘介质管的下端与通气主体的下端在同一水平面，在每根绝缘介质管的内部分别插接导电金属管，导电金属管的外径与绝缘介质管的内径相同，导电金属管的上端延伸至通气主体上部的圆柱形凹槽内，导电金属管的下端高于绝缘介质管的下端，导电金属管之间通过导线相连，导线从通气顶盖的出线口延伸至通气机构的外部，与高压电源相连。
2.根据权利要求1所述的一种阵列针-板式液相等离子体射流发生装置，其特征在于：介质体由石英或有机玻璃或聚四氟乙烯制成，通气机构为聚四氟乙烯或有机玻璃或石英制成；绝缘介质管由石英或陶瓷或聚四氟乙烯材料制成；导电金属管为不锈钢或白钢或紫铜制成；金属板为白钢或不锈钢或紫铜制成；高压电源为交流电源或脉冲电源。
3.根据权利要求1或2所述的一种阵列针-板式液相等离子体射流发生装置，其特征在于：交流电源的电压峰峰值调节范围为0～20KV，频率调节范围为1～30KHz。
4.根据权利要求1或2所述的一种阵列针-板式液相等离子体射流发生装置，其特征在于：所述脉冲电源的电压峰峰值调节范围为0～15KV，频率调节范围为1～10KHz。
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