CN106961778A - 低温等离子发生装置及其制作方法及反应器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低温等离子发生装置及其制作方法及反应器，低温等离子发生装置，包括发生单元，发生单元包括第一电极、第二电极和介质板。第一电极和第二电极均固定连接在介质板的同一面上，第一电极和第二电极与外部高压电源电连接，用以在第一电极和第二电极之间产生高电压，使介质板的背对第一电极和第二电极的一侧产生低温等离子。第一电极和第二电极之间存在间隙，在间隙中设置有绝缘部件，用以将第一电极和第二电极绝缘。本发明具有放电效果稳定，电能转换效率高、使用寿命长的优点。

Description

低温等离子发生装置及其制作方法及反应器

技术领域

本发明属于等离子放电技术领域，具体涉及一种低温等离子发生装置及其制作方法及反应器。

背景技术

介质阻挡放电(Dielectric barrier discharge，DBD)装置结构简单，能在大气压条件下以大范围功率工作，是大气压条件下获得低温等离子体的主要手段，可以大规模工业化应用于臭氧制造以净化空气消毒与废气处理、污染控制、材料表面处理、高效率紫外线灯等，此外还有大量潜在的应用价值。

沿面介质阻挡放电(surface dielectric barrier discharge，SDBD)作为介质阻挡放电(DBD)等离子体产生技术的一种新型介质阻挡放电类型，可以在介质板表面产生较大面积的均勾等离子体层，由于放电空间受限制较小，结构简单，动态响应快，在空气动力学、生物医学以及环境保护等领域有着广阔的应用前景，是近年来的研究热点。

共面型沿面放电(Dielectric surface in coplanar dielectricv barrierdischarge，CSDBD)结构是沿面放电的一种基本类型，曾构成等离子平面显示器PDP的核心技术，由于可以产生低温等离子，故一直吸引着产业界探索其实现工业化规模应用的可能。

目前，学术界对共面型沿面放电的研究只停留在用有机材料或通过有机粘结剂将金属电极粘结在介质板上的方式上，这种简易共面放电装置能够验证了共面放电的效果，但是存在放电效果不稳定、效率低下、使用寿命短的缺点。

发明内容

本发明提供一种低温等离子发生装置及其制作方法及反应器，具有放电效果稳定，电能转换效率高、使用寿命长的优点。

一种低温等离子发生装置，包括发生单元；

所述发生单元包括第一电极、第二电极和介质板；

所述第一电极和所述第二电极均固定连接在所述介质板的同一面上，所述第一电极和所述第二电极与外部高压电源电连接，用以在所述第一电极和所述第二电极之间产生高电压，使所述介质板的背对所述第一电极和所述第二电极的一侧产生低温等离子；

所述第一电极和所述第二电极之间存在间隙，在所述间隙中设置有绝缘部件，用以将所述第一电极和所述第二电极绝缘。

较优地，所述第一电极的包括至少两个平行设置的第一梳齿，所述第二电极的包括至少两个平行设置的第二梳齿，至少两个所述第一梳齿和至少两个所述第二梳齿相互交错设置。

较优地，相邻的所述第一梳齿和所述第二梳齿之间的间隙宽度处处相等。

较优地，所述第一梳齿和所述第二梳齿的形状为矩形并且宽度均为1至5mm并且相邻的所述第一梳齿和所述第二梳齿之间的距离为0.5至3mm。

较优地，所述发生单元的数量为两个，两个所述发生单元互为镜像设置，使两个所述发生单元上的所述第一电极和所述第二电极分别相对。

较优地，在两个所述发声单元之间设置有复合绝缘层，用以将一个所述发生单元上的所述第一电极和所述第二电极分别与所述另一个所述发生单元上的所述第二电极和所述第一电极之间绝缘，并将两个所述发生单元固定连接在一起。

一种低温等离子发生装置的制作方法，用于制作以上任意技术特征的低温等离子发生装置，包括：

步骤A、在介质板的一面敷设金属层；

步骤B、通过金属蚀刻的方式将所述金属层制作成相互之间存在间隙的第一电极和第二电极；

步骤C、在所述间隙内敷设绝缘部件。

较优地，所述低温等离子发生装置包括两个所述发生单元，两个所述发生单元互为镜像设置，使两个所述发生单元上的所述第一电极和所述第二电极分别相对，还包括：

步骤D、在两个所述发生单元之间设置复合绝缘层。

一种反应器，包括以上任意技术特征的低温等离子发生装置。

较优地，还包括边框；

所述低温等离子发生装置的数量为至少两个，并均固定连接在所述边框上。

本发明提供的低温等离子发生装置通过采用所述第一电极和所述第二电极之间存在间隙，在所述间隙中设置有绝缘部件，用以将所述第一电极和所述第二电极绝缘的技术方案，能够防止所述第一电极和所述第二电极之间出现高点也击穿的现象出现，保证放电效果的稳定性，电能转换效率高、延长了使用寿命。

附图说明

图1是实施例一中的低温等离子发生装置示意图；

图2是图1中的第一电极和第二电极位置关系示意图。

图3是实施例二中的低温等离子发生装置的制作方法的流程图；

图4是实施例三中的反应器结构示意图；

图中附图标记表示为：

1—发生单元，11—第一电极，111—第一梳齿，12—第二电极，121—第二梳齿，13—介质板；14—绝缘部件，2—复合绝缘层，3—低温等离子发生装置，4—边框。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1、2所示，一种低温等离子发生装置，包括发生单元1，发生单元1包括第一电极11、第二电极12和介质板13。第一电极11和第二电极12均固定连接在介质板13的同一面上，第一电极11和第二电极12与外部高压电源电连接，用以在第一电极11和第二电极12之间产生高电压，使介质板13的背对第一电极11和第二电极12的一侧产生低温等离子。其中在第一电极11和第二电极12之间产生高电压，使介质板13的背对第一电极11和第二电极12的一侧产生低温等离子是典型的共面型沿面放电形式，其原理此处不再详述。第一电极11和第二电极12的具体厚度可以依据国标设计成5至50微米。第一电极11和第二电极12之间存在间隙15，在间隙15中设置有绝缘部件14，用以将第一电极11和第二电极12绝缘。其中绝缘部件14可采用介电系数较小的材质制作以保证绝缘性能，优选为聚酰亚胺，但并不仅限于此。

通过在第一电极11和第二电极12之间设置绝缘部件，能够保证第一电极11和第二电极12之间绝缘，防止第一电极11和第二电极12在高电压的作用下击穿，能够使发生单元1的放电效果稳定，并延长了使用寿命。

作为一种可实施方式，如图2中所示，第一电极11的包括至少两个平行设置的第一梳齿111，第二电极12的包括至少两个平行设置的第二梳齿121，至少两个第一梳齿111和至少两个第二梳齿121相互交错设置。其中，相邻的第一梳齿111和第二梳齿121之间的间隙处处相等。较优地，第一梳齿111和第二梳齿121的形状均为矩形，并且宽度相同。并且第一梳齿的宽度a1和第二梳齿的宽度a1均设计为1至5mm的范围内，并且相邻的第一梳齿和第二梳齿之间的间隙宽度b为0.5至3mm，经试验证明，采用这样的设计能够提高发生单元1的放电效率。需要说明的是，在实际制作中，可以将第一梳齿111的侧边制作成波浪形或其他形状，而与其相邻的第二梳齿121的侧边制作成与其对应的形状，这样可以增大第一梳齿111和第二梳齿121的对应面积，提高放电效果。

具体地，发生单元1的数量为两个，两个发生单元1的电极形状互为镜像设置，使两个发生单元上的第一电极11和第二电极12分别相对。这样两个发生单元1能够分别在背对第一电极11和第二电极12的面上产生低温等离子，进而使该低温等离子发生装置的两侧均能产生低温等离子，不仅提高了放电效率，同时还增强了工作的适应性。

进一步地，在两个发声单元1之间设置有复合绝缘层2，用以将一个发生单元1上的第一电极11和第二电极12分别与另一个发生单元1上的第二电极12和第一电极11之间绝缘，并将两个发生单元1固定连接在一起。其中复合绝缘层2可以使高绝缘热熔膜，这样能够避免在两个发生单元1之间出现气隙，导致第一电极11和第二电极12出现击穿，同时还能够保证两个发声单元1之间的连接牢固、可靠。需要说明的是，在实际制作中在两个发声单元1之间设置复合绝缘层2之前，需要先将接线端子连接在第一电极11和第二电极12上，具体可以采用焊接的方式连接，但不仅限于此，也可以采用其他可实现发明目的的方式连接。当需要在介质板13上设置供接线端子穿过的通孔时(即接线端子从介质板13背对第一电极11和第二电极12的一侧穿过通孔，与第一电极11和第二电极12连接)，可以在加工完通孔之后再在介质板13上设置第一电极11和第二电极12。

实施例二

如图3所示，一种低温等离子发生装置的制作方法，用于制作实施例一中的低温等离子发生装置，包括：

步骤A、在介质板的一面敷设金属层；

步骤B、通过金属蚀刻的方式将金属层制作成相互之间存在间隙的第一电极和第二电极；

步骤C、在间隙内敷设绝缘部件。

其中，步骤A中，介质板可选用玻璃、氧化铝陶瓷、铁电微晶玻璃(陶瓷)等绝缘材料，然后通过化学沉积+电铸增厚、真空溅射(蒸镀)+电镀增厚、铜/铝箔材直接键合(扩散焊合)、铜/铝箔材场助键合、低熔点金属超声波波峰搪焊或上述方法的复合作业等方式在介质板的一面敷设金属层(即使介质板的表面金属化)，这样能够保证金属层在介质板的一面敷设的牢固的性。

步骤B中的金属蚀刻并非是本发明的发明点，而是一种现有技术，本发明只是利用了这一现有技术，并不意图对其进行改进，因此此处不再详述。

步骤C中的绝缘部件的材质可以是聚酰亚胺，实际操作中，可以在介质板整个表面涂敷聚酰亚胺绝缘层，利用聚酰亚胺的极高绝缘性能，解决了产生等离子层所需尽量高的电压，与金属电极间小间隙要承受高介电强度的矛盾。

进一步地，低温等离子发生装置包括两个发生单元，两个发生单元的电极形状互为镜像设置，使两个发生单元上的第一电极和第二电极分别相对，还包括：

步骤D、在两个发生单元之间设置复合绝缘层。其中复合绝缘层2可以使高绝缘热熔膜，实际操作中可将高绝缘热熔膜夹在两个发生单元之间，然后通过真空热压合片封接复合成型，这样能够避免在两个发声单元1之间出现气隙，导致第一电极11和第二电极12出现击穿，同时还能够保证两个发声单元1之间的连接牢固、可靠。

需要说明的是，与实施例以相同，在实际制作中在两个发声单元1之间设置复合绝缘层2之前，需要先将接线端子连接在第一电极11和第二电极12上，具体可以采用焊接的方式连接，但不仅限于此，也可以采用其他可实现发明目的的方式连接。当需要在介质板13上设置供接线端子穿过的通孔时(即接线端子从介质板13背对第一电极11和第二电极12的一侧穿过通孔，与第一电极11和第二电极12连接)，可以在加工完通孔之后再在敷设金属层。

实施例三

如图4所示，一种反应器，包括低温等离子发生装置3，低温等离子发生装置3与实施例已中所描述的低温等离子发生装置具有相同地技术特征，因此此处不再赘述。进一步地，还包括边框4，低温等离子发生装置3的数量为至少两个，并均固定连接在边框4上。其中至少两个低温等离子发生装置3可相互平行设置，该反应器成为格栅状，但并不限于此。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种低温等离子发生装置，其特征在于：

包括发生单元；

所述发生单元包括第一电极、第二电极和介质板；

所述第一电极和所述第二电极均固定连接在所述介质板的同一面上，所述第一电极和所述第二电极与外部高压电源电连接，用以在所述第一电极和所述第二电极之间产生高电压，使所述介质板的背对所述第一电极和所述第二电极的一侧产生低温等离子；

所述第一电极和所述第二电极之间存在间隙，在所述间隙中设置有绝缘部件，用以将所述第一电极和所述第二电极绝缘。

2.根据权利要求1所述的低温等离子发生装置，其特征在于：

所述第一电极的包括至少两个平行设置的第一梳齿，所述第二电极的包括至少两个平行设置的第二梳齿，至少两个所述第一梳齿和至少两个所述第二梳齿相互交错设置。

3.根据权利要求2所述的低温等离子发生装置，其特征在于：

相邻的所述第一梳齿和所述第二梳齿之间的间隙宽度处处相等。

4.根据权利要求3所述的低温等离子发生装置，其特征在于：

所述第一梳齿和所述第二梳齿的形状为矩形并且宽度均为1至5mm，相邻的所述第一梳齿和所述第二梳齿之间的距离为0.5至3mm。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的低温等离子发生装置，其特征在于：

所述发生单元的数量为两个，两个所述发生单元的电极形状互为镜像设置，使两个所述发生单元上的所述第一电极和所述第二电极分别相对。

6.根据权利要求5所述的低温等离子发生装置，其特征在于：

在两个所述发声单元之间设置有复合绝缘层，用以将一个所述发生单元上的所述第一电极和所述第二电极分别与所述另一个所述发生单元上的所述第二电极和所述第一电极之间绝缘，并将两个所述发生单元固定连接在一起。

7.一种低温等离子发生装置的制作方法，用于制作如权利要求1至6任意一项所述的低温等离子发生装置，其特征在于：

包括：

步骤A、在介质板的一面敷设金属层；

步骤B、通过金属蚀刻的方式将所述金属层制作成相互之间存在间隙的第一电极和第二电极；

步骤C、在所述间隙内敷设绝缘部件。

8.根据权利要求7所述的低温等离子发生装置的制作方法，所述低温等离子发生装置包括两个所述发生单元，两个所述发生单元的电极形状互为镜像设置，使两个所述发生单元上的所述第一电极和所述第二电极分别相对，其特征在于：

还包括：

步骤D、在两个所述发生单元之间设置复合绝缘层。

9.一种反应器，其特征在于：

包括如权利要求1至6任意一项所述的低温等离子发生装置。

10.根据权利要求9所述的反应器，其特征在于：

还包括边框；

所述低温等离子发生装置的数量为至少两个，并均固定连接在所述边框上。