CN106470521A - 大气压空气中磁控式锥形针阵列弥散放电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了大气压空气中磁控式锥形针阵列弥散放电系统，包括电源(1)、放电气室(6)和测量装置(7)，其中所述的放电气室(6)中央设有锥形针阵列(3)，锥形针阵列(3)通过导线与电源(1)的正极相连；所述放电气室(6)相对于锥形针阵列(3)的下端设有一块永磁铁(4)；所述测量装置(7)上设有电压测量端CH2和电流测量端CH1，所述的电压测量端CH2通过高压探头(5)与电源(1)的正极相连，所述的电流测量端CH1通过导线与永磁铁(4)相连；所述电源(1)的负极与测量装置(7)共同与接地端相连。本发明的系统由于采用高压直流电源，可提供稳定、持续的电流，以获得大气压空气中的弥散放电。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于大气压空气中获得大面积、均匀稳定的弥散放电的放电系统，属于等离子放电领域，尤其是大气压空气中磁控式锥形针阵列弥散放电系统。
背景技术
大气压条件下气体放电的形式多种多样，如电晕、辉光、电弧等。其中电晕放电只产生在小曲率电极附近区域，放电微弱且产生活性粒子效率低；相反电弧放电能量密度太高，很容易损伤材料表面，难以对工件表面进行均匀处理；而辉光放电功率密度适中，能产生均匀的低温等离子体，因而一直是研究的热点。但在大气压条件下辉光放电很不稳定，很容易过渡到电弧放电。目前的方法主要是通过纳秒脉冲放电在小间隙距离实现了均匀的介质阻挡放电。
目前这些方法在大气压空气中产生的弥散放电存在放电气隙间距短、放电面积小、均匀性容易受到影响出现丝状放电等问题。
发明内容
本发明专利的发明目的在于：避免现有技术的不足，提供一种大气压空气中磁控式锥形针阵列弥散放电系统，该系统采用锥形针阵列放电电极，并采用的磁场控制方式在大气压空气中获得较大面积的均匀和稳定的弥散放电。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：包括电源1、放电气室6和测量装置7，其中所述的放电气室6中央设有锥形针阵列3，锥形针阵列3通过导线与电源1的正极相连；所述放电气室6相对于锥形针阵列3的下端设有一块永磁铁4，所述的永磁铁4通过电阻8与接地端相连；所述测量装置7上设有电压测量端CH2和电流测量端CH1，所述的电压测量端CH2通过高压探头5与电源1的正极相连，所述的电流测量端CH1通过导线与永磁铁4相连；所述电源1的负极与测量装置7共同与接地端相连。
进一步，所述的放电气室6由有机玻璃构成，尺寸为10cm×10cm×5cm；所述放电气室6气室壁上有若干个直径为1cm的气孔。
进一步，所述的放电气室6外设有高速数码相机2，所述高速数码相机2置于放电气室6边缘50mm处。
进一步，所述电源1为高压直流电源，其直流电压为0-30kV，输出功率为2kW。
进一步，所述电阻8为50Ω的无感合成膜电阻。
进一步，所述永磁铁4为环形结构。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、采用有机玻璃制成放电气室，气室壁上有4个直径为1cm的气孔，使气室内部空气与外部空气相连；
2、设计了一种可在大气压空气中较长的气隙间距内获得弥散放电的锥形针阵列放电电极；
3、采用环形永磁铁用于束缚低温等离子体运动范围，同时抑制电子运动速度，避免放电向电弧放电发展，使放电更均匀，从而得到均匀的等离子通道；
4、本系统由于采用高压直流电源，可提供稳定、持续的电流，以获得大气压空气中的弥散放电；
5、由于磁场的作用，避免电子崩的快速增长，从而抑制了放电向电弧放电发展，使放电持续稳定地进行。同时外围针产生的等离子体在磁场作用下向电极中间聚集，被束缚在放电通道中，均匀地充满了整个放电通道，使空气电离更充分，放电更均匀。
附图说明
图1是大气压空气中磁控式锥形针阵列弥散放电系统图；
具体实施方式
下面结合附图，对本发明专利作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明大气压空气中磁控式锥形针阵列弥散放电系统，放电在大气压空气环境中进行，室温约为200C，气压约为98kPa。包括电源1、放电气室6和测量装置7，其中所述的放电气室6中央设有锥形针阵列3，锥形针阵列3通过导线与电源1的正极相连；所述放电气室6相对于锥形针阵列3的下端设有一块永磁铁4，所述的永磁铁4通过电阻8与接地端相连；所述测量装置7上设有电压测量端CH2和电流测量端CH1，所述的电压测量端CH2通过高压探头5与电源1的正极相连，所述的电流测量端CH1通过导线与永磁铁4相连；所述电源1的负极与测量装置7共同与接地端相连。
进一步，所述的放电气室6由有机玻璃构成，尺寸为10cm×10cm×5cm；所述放电气室6气室壁上有若干个直径为1cm的气孔。
进一步，所述的放电气室6外设有高速数码相机2，所述高速数码相机2置于放电气室6边缘50mm处。
进一步，所述电源1为高压直流电源，其直流电压为0-30kV，输出功率为2kW。
进一步，所述电阻8为50Ω的无感合成膜电阻。
进一步，所述永磁铁4为环形结构。
实施例，实验装置可分为三部分：电源1、放电气室6、测量装置7。高压直流电源1产生0-30kV的直流电压，输出功率为2kW；放电气室6由有机玻璃构成，尺寸为10×10×5cm，气室壁上有4个直径为1cm的气孔，使气室内部空气与外部空气相连，锥形针阵列3放电电极放置在气室中央；在负极下面安装一个环形永磁铁4，以避免电子崩的快速增长，从而抑制了放电向电弧放电发展，使放电持续稳定地进行。测量系统包括电流、电压测量以及放电图像的拍摄。电流测量方法是在阴极与地之间串联一个50Ω的无感合成膜电阻8，将电流信号转化成电压信号输入到测量装置7上。电压测量方法是利用高压探头5进行测量。放电图像采用高速数码相机2进行拍摄，相机镜头放置于距离放电气室6的50mm处，适用于厘米尺度的微距拍摄，可获得高分辨率的放电图像细节。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.大气压空气中磁控式锥形针阵列弥散放电系统，包括电源(1)、放电气室(6)和测量装置(7)，其特征在于，所述的放电气室(6)中央设有锥形针阵列(3)，锥形针阵列(3)通过导线与电源(1)的正极相连；所述放电气室(6)相对于锥形针阵列(3)的下端设有一块永磁铁(4)，所述的永磁铁(4)通过电阻(8)与接地端相连；所述测量装置(7)上设有电压测量端CH2和电流测量端CH1，所述的电压测量端CH2通过高压探头(5)与电源(1)的正极相连，所述的电流测量端CH1通过导线与永磁铁(4)相连；所述电源(1)的负极与测量装置(7)共同与接地端相连。
2.根据权利要求1所述大气压空气中磁控式锥形针阵列弥散放电系统，其特征在于：所述的放电气室(6)由有机玻璃构成，尺寸为10cm×10cm×5cm；所述放电气室(6)气室壁上有若干个直径为1cm的气孔。
3.根据权利要求1所述大气压空气中磁控式锥形针阵列弥散放电系统，其特征在于：所述的放电气室(6)外设有高速数码相机(2)，所述高速数码相机(2)置于放电气室(6)边缘50mm处。
4.根据权利要求1所述大气压空气中磁控式锥形针阵列弥散放电系统，其特征在于：所述电源(1)为高压直流电源，其直流电压为0-30kV，输出功率为2kW。
5.根据权利要求1所述大气压空气中磁控式锥形针阵列弥散放电系统，其特征在于：所述电阻(8)为50Ω的无感合成膜电阻。
6.根据权利要求1所述大气压空气中磁控式锥形针阵列弥散放电系统，其特征在于：所述永磁铁(4)为环形结构。
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