CN110149756A - 基于n型接头的等离子体发生器 - Google Patents

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吴丽
黄卡玛
周艳萍
杨阳
朱铧丞
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Sichuan University
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/30—Plasma torches using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Abstract

本发明涉及等离子体发生器技术领域。本发明公开了一种基于N型接头的等离子体发生器，包括内导体和外导体，所述内导体和外导体同轴；所述外导体上设置有导气孔；所述内导体和外导体一端为N型接口形状，用于通过同轴传输线连接激励源，所述内导体和外导体另一端为放电端；所述内导体和外导体构成同轴传输线结构，具有与连接的同轴传输线相同的特征阻抗。本发明的等离子体发生器结构简单，与微波源的连接非常方便。微波在传输过程中泄漏和反射大大降低，能够产生连续的冷等离子体，可以采用单一气体介质或多种气体介质。本发明的等离子体发生器激励源采用电磁波激励源，工作频率连续可调，装置轴向长度不受限制，可以根据需要灵活设置。

Description

基于N型接头的等离子体发生器
技术领域
本发明涉及等离子体发生器技术领域，特别涉及利用微波能量产生等离子体的技术，具体而言，涉及一种基于N型接头的等离子体发生器。
背景技术
近年来，大气压冷等离子体的研究越来越热门。相比高温等离子体而言,冷等离子体具有非常可观的应用价值，并逐渐在许多领域得到了应用，如材料处理和环境保护领域、生物医学领域等。
由于生命体普遍存在于大气压环境中，冷等离子体温度接近于室温，所以生物医学应用是大气压冷等离子体的专属领域。等离子体医学最受关注的领域包括：生物诱变育种、消毒与灭菌、伤口治疗、美容与皮肤病治疗、牙齿美白与根管消毒、癌症治疗等。冷等离子体在生物医疗上的有效应用主要得益于其内含的丰富活性成份。
研究表明，微波低温等离子体射流发生器更能增加气体分子的激发、电离和离解过程，其产生的等离子体能量大，活性强，更易于引发相关物理、化学反应。因此，微波大气压冷等离子体在生物医疗上的应用和发展前景非常广阔。
目前关于微波冷等离子体的研究几乎都是将微波传输到密闭的真空或低压装置中来产生冷等离子体。这种冷等离子体发生器，需要真空或低压条件，使装置相对笨重。处理时需要将样品放置于密闭装置中，应用环境受到极大限制，特别是一些非常重要的涉及生物、医学领域的应用完全不能实施。
中国专利(公开号：CN101662880A)公开了一种《利用低电功率生成等离子体的便携式微波等离子体生成器》，该等离子体生成器的主要缺点是：
1、微波通过连接部进行馈电，需要破坏同轴传输线的结构，容易造成微波泄漏；
2、微波传输到放电端需要转弯，不但造成装置结构复杂，而且引起微波反射损耗；
3、该等离子体生成器需要满足谐振条件，装置尺寸受到限制；
4、放电端释放梢容易烧蚀，产品使用寿命短，不便于更换。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于N型接头的等离子体发生器，降低微波泄漏和反射损耗，简化等离子体发生器结构。
为了实现上述目的，根据本发明具体实施方式的一个方面，提供了一种基于N型接头的等离子体发生器，包括内导体和外导体，所述内导体和外导体同轴；其特征在于，所述外导体上设置有导气孔；所述内导体和外导体一端为N型接口形状，用于通过同轴传输线连接激励源，所述内导体和外导体另一端为放电端；所述内导体和外导体构成同轴传输线结构，具有与连接的同轴传输线相同的特征阻抗。
在某些实施例中，所述导气孔轴线与同轴结构的轴线夹角≤90°。
在某些实施例中，所述导气孔轴线与同轴结构的轴线不相交。
在某些实施例中，所述外导体上设置有凸台，所述导气孔设置在所述凸台上。
在某些实施例中，所述凸台与外导体为一体化结构。
在某些实施例中，所述导气孔沿所述凸台径向均匀分布。
在某些实施例中，所述导气孔具有螺纹结构，通过螺纹连接进气管。
在某些实施例中，所述放电端为可拆卸结构。
在某些实施例中，所述可拆卸结构为螺纹连接结构或卡扣连接结构。
在某些实施例中，所述激励源为电磁波激励源，所述电磁波激励源发射波长连续可调。
本发明的有益效果是，等离子体发生器结构简单，与微波源的连接非常方便。微波在传输过程中泄漏和反射大大降低，能够产生连续的冷等离子体，工作介质适用广泛，可以采用单一气体介质或多种气体介质。本发明的等离子体发生器激励源采用电磁波激励源，工作频率(激励源频率)连续可调，装置轴向长度不受限制，可以根据需要灵活设置。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的具体实施方式、示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为实施例1基于N型接头的等离子体发生器结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为实施例2基于N型接头的等离子体发生器结构示意图；
图4为图3的剖视图。
附图中：
10——内导体；
20——外导体；
21——介质；
22——凸台；
23——进气管；
30——N型接口。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的具体实施方式、实施例以及其中的特征可以相互组合。现将参考附图并结合以下内容详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明具体实施方式、实施例中的附图，对本发明具体实施方式、实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的具体实施方式、实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式、实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
本例基于N型接头的等离子体发生器结构如图1和图2所示，包括内导体10和外导体20，内导体10和外导体20同轴构成同轴传输线结构。
外导体20上设置有导气孔23，如图2所示。本例外导体20上设置有凸台22，凸台22与外导体20为一体化结构，4个导气孔23设置在凸台22上，并沿凸台22径向均匀分布。4个导气孔23可以输入同一种气体介质或不同气体介质，以适应不同的应用环境。
导气孔23具有螺纹结构，通过螺纹连接进气管传输工作介质。
由图2可见，内导体10和外导体20一端为N型接口30，可以直接连接同轴传输线，并通过同轴传输线连接激励源，如射频电磁波或微波等。N型接口30中的介质21具有隔离和支撑作用，避免气体倒流和结构参数变化。内导体10和外导体20另一端为放电端，当激励源输出能量达到一定数值，就可以在外导体20和内导体10之间放电，击穿工作介质产生等离子体流。
本发明内导体10和外导体20构成的同轴传输线结构，具有与连接的同轴传输线相同的特征阻抗，不需要匹配装置就可以通过N型接口直接相连传输能量，具有装置结构简单、传输效率高、损耗低的优点。
本例放电端的内导体10和外导体20都采用可拆卸结构与主体连接，如图2所示。
可拆卸结构可以采用螺纹连接结构或卡扣连接结构。这种可拆卸结构可以非常方便的更换放电端，有利于提高产品的实用性，延长使用寿命。
由图1和图2可见，本例导气孔23轴线QQ与同轴结构的轴线PP夹角为90°，而且4条导气孔23轴线QQ与同轴结构的轴线PP为共面直线。这是一种轴对称结构的等离子体发生器，具有结构简单、加工方便的特点。
实施例2
如图3和图4所示，本例基于N型接头的等离子体发生器结构可以参见实施例1的描述，所不同的是本例4个导气孔23的分布方式与实施例1不同。
本例中，导气孔23轴线QQ与同轴结构的轴线PP夹角＜90°，如图4所示。也就是说，导气孔向N型接口一端倾斜，使得气流方向指向放电端。
在本实施例中，导气孔23轴线QQ与同轴结构的轴线PP不相交，导气孔23轴线QQ与同轴结构的轴线PP为两条异面直线。
本例这种结构的导气孔23，可以在放电端的内导体和外导体之间形成旋转气流，提高了气体的稳定性和连续性，能够产生更加稳定和连续的等离子体流。
本发明基于N型接头的等离子体发生器，采用标准的N型接头结构和微波激励源，微波输入端与放电端在同一直线上，微波传输路径简捷，微波能量损耗小。
本发明的基于N型接头的等离子体发生器，激励源工作频率连续可调，可以在超宽频段内工作，产品轴向长度不受限制，可以根据不同的工作环境进行选择，大的提高了产品的设计和使用的灵活性，大大提高了产品的应用范围。

Claims (10)

1.基于N型接头的等离子体发生器，包括内导体和外导体，所述内导体和外导体同轴；其特征在于，所述外导体上设置有导气孔；所述内导体和外导体一端为N型接口形状，用于通过同轴传输线连接激励源，所述内导体和外导体另一端为放电端；所述内导体和外导体构成同轴传输线结构，具有与连接的同轴传输线相同的特征阻抗。
2.根据权利要求1所述的基于N型接头的等离子体发生器，其特征在于，所述导气孔轴线与同轴结构的轴线夹角≤90°。
3.根据权利要求2所述的基于N型接头的等离子体发生器，其特征在于，所述导气孔轴线与同轴结构的轴线不相交。
4.根据权利要求1所述的基于N型接头的等离子体发生器，其特征在于，所述外导体上设置有凸台，所述导气孔设置在所述凸台上。
5.根据权利要求4所述的基于N型接头的等离子体发生器，其特征在于，所述凸台与外导体为一体化结构。
6.根据权利要求5所述的基于N型接头的等离子体发生器，其特征在于，所述导气孔沿所述凸台径向均匀分布。
7.根据权利要求1所述的基于N型接头的等离子体发生器，其特征在于，所述导气孔具有螺纹结构，通过螺纹连接进气管。
8.根据权利要求1所述的基于N型接头的等离子体发生器，其特征在于，所述放电端为可拆卸结构。
9.根据权利要求8所述的基于N型接头的等离子体发生器，其特征在于，所述可拆卸结构为螺纹连接结构或卡扣连接结构。
10.根据权利要求8所述的基于N型接头的等离子体发生器，其特征在于，所述激励源为电磁波激励源，所述电磁波激励源发射波长连续可调。
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