CN205071427U - 简易大气压冷等离子体发生器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于大气压放电冷等离子体发生器技术领域，涉及一种简易大气压冷等离子体发生器。特征在于：所述发生器包括射频电极、隔板和地电极，从而构成平板型的大气压放电冷等离子体发生器。所述射频电极具有横纵交叉气体通道结构，可有效的将工作气体均匀的分配到放电室，隔板将射频电极和地电极隔开，保证电极间的放电间距，地电极与射频电源地线连接，下部具有凸起结构，凸起结构表面具有规律排列的凹槽作为等离子体出口，该等离子体发生器结构简单，可以在比较低的击穿电压下产生大面积的、均匀的辉光放电等离子体，并且发生器下部凸起结构可伸入到工件凹陷结构内部进行处理，大大扩展了其应用范围，其在等离子体薄膜沉积、刻蚀、消毒灭菌、工业微生物诱变育种，特别是大面积处理样品的领域具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型属于大气压冷等离子体发生器技术领域。
背景技术
目前，在低气压条件下可以产生大面积的非平衡冷等离子体，然而，由于低气压放电产生等离子体需要在真空腔中完成，一方面工件的加工过程不能连续进行，被加工工件的尺寸受真空腔体积的限制；另一方面真空腔自身的建造和维护费用昂贵，从而极大地限制了其应用范围。当前在大气压条件下能够产生的等离子体有两种，一种是热等离子体，其特征是气体温度往往很高，大约10000K量级，主要用于等离子体喷涂、切割、焊接、废物处理、材料表面加工等领域。由于热等离子体温度很高，因此，对于畏热材料，不能采用其进行处理；另一种是冷等离子体，其特征是气体温度很低(接近室温)，但电子温度很高，因此具有很高的化学活性，属于非平衡等离子体，但目前在大气压条件下产生等离子体的方法主要是电晕放电、介质阻挡放电等。采用上述方法产生的冷等离子往往体积比较小，而且空间分布很不均匀。最近提出的大气压射频辉光放电冷等离子体技术，可以在大气压条件下产生比较大面积的均匀放电的冷等离子体。大气压射频辉光放电冷等离子体技术由于摆脱了昂贵、复杂的真空系统的限制，在微电子工业、核工业(核废料处理)、生物医学领域、军事领域、工业微生物诱变育种领域等都有着非常广阔的应用前景。
但是现有的大气压冷等离子体发生器，无论是平板型冷等离子体发生器还是同轴型冷等离子体发生器，结构较复杂，对工件的处理面积往往较小，特别是对于一些具有凹陷结构的工件，由于等离子体本身的射流长度有限，往往会出现处理死角。
发明内容
为了加大冷等离子体发生器产生的冷等离子体体积，并且有效的减少具有凹陷结构工件的处理死角，提高冷等离子体处理仪器的工作效率，本实用新型提供一种简易大气压放电冷等离子体发生器，具有结构简单、实用性强、能处理大面积样品、有效减少处理死角等特点。
本实用新型所述发生器的特征之一在于，所述发生器是基于平板型结构的大气压放电冷等离子体发生器，含有：
电极：由射频电极、地电极两块平板构成，该电极间有支撑、密封用的隔板。
技术方案：简易大气压放电冷等离子体发生器，所述发生器包括射频电极、隔板、地电极，射频电极与13.56MHz射频源连接，射频电极两端通过传输通道与工作气体源的出气口连接，其具有的横纵交叉气体通道结构可有效的将工作气体均匀分配到放电室；地电极与射频电源地线连接，地电极具有凸起结构，凸起结构表面具有规律排列的凹槽作为等离子体出口；将射频电极、隔板、地电极进行配合，形成放电室，电极之间间距为0.5-3mm可调，通过施加电压，电极之间发生放电产生等离子体，在流动气体作用下，放电区域等离子体从放电室被喷射出等离子体射流出口外形成射流。
有益效果：通过使用具有横纵交叉气体通道结构的射频电极并引入具有凹槽结构的地电极与射频电极配合，可有效的加大冷等离子体发生器产生的冷等离子体体积，突起结构可伸入到工件凹陷结构内部进行处理，减少了工件的处理死角，提高冷等离子体处理仪器的工作效率。由于发生器结构简单、易于加工，因此可以根据处理工件大小和样式的不同将发生器做成不同规格，保证全部工件和死角能够有效的被发生器产生的等离子体处理到；该发生器具有自然冷却、液体冷却或气体冷却等多种冷却方式，保证射流温度接近于室温，从而保护一些热敏性工件不会因为等离子体温度过大而损坏；具有若干横纵交叉气体通道的射频电极，可以有效的将工作气体均匀分配到各个放电室，保证放电的均一性。使用该装置，可在常压环境下获得均匀、稳定的冷等离子体射流，具有温度低、放电体积大、结构简单、有效减少处理死角等特点。
附图说明
附图1是本实用新型简易大气压冷等离子体发生器的结构示意图。
附图2是平板型结构的大气压放电冷等离子体发生器示意图之一，采用液体冷却方式。
附图3是平板型结构的大气压放电冷等离子体发生器示意图之一，采用气体冷却方式。
附4是平板型结构的大气压放电冷等离子体发生器示意图之一，等离子体样品处理区为圆形或椭圆形，发生器下部为凸起结构。
附5是平板型结构的大气压放电冷等离子体发生器示意图之一，等离子体样品处理区为正方形或长方形，发生器下部为凸起结构。
具体实施方式
图1是平板型结构的大气压放电冷等离子体发生器示意图。其中，101为射频电源，102为射频电极，103为隔板，104为地电极，105为放电室，106为等离子体射流。工作气体由进气口进入射频电极，由射频电极通过其若干横纵交叉气体通道结构将工作气体均匀分配到放电室，通过射频电源施加电压，电极之间发生放电产生等离子体，在流动气体作用下，放电区域等离子体从放电室被喷射出等离子体射流出口外形成射流。
图2是平板型结构的大气压放电冷等离子体发生器(采用液体冷却方式)，其中，201为射频电极，202为隔板，203为地电极。
图3是平板型结构的大气压放电冷等离子体发生器(采用气体冷却方式)，其中，301为射频电极，302为隔板，303为地电极。
图4是平板型结构的大气压放电冷等离子体发生器示意图，其中标号401、402分别表示俯视和剖面示意图。发生器下部是截面为圆形或椭圆形凸起结构，高度1mm-100mm，凸起结构所覆盖区域即为工件处理区域。凹槽形状不局限于本申请中所示样式。
图5是平板型结构的大气压放电冷等离子体发生器示意图，其中标号501、502分别表示俯视和剖面示意图。发生器下部是截面为圆形或椭圆形凸起结构，高度1mm-100mm，凸起结构所覆盖区域即为工件处理区域。
Claims (9)
1.简易大气压冷等离子体发生器，其特征在于，所述发生器是基于平板型结构的大气压放电冷等离子体发生器，含有：
电极：由射频电极、地电极两块平板构成，该电极间有支撑、密封用的隔板。
2.根据权利要求1所述的简易大气压冷等离子体发生器，其特征在于，还有一个气体流量控制器，所述气体流量控制器通过可编程控制器控制，从而实现工作气体流量的精确控制。
3.根据权利要求1所述的简易大气压冷等离子体发生器，其特征在于，所述冷等离子体发生器使用裸露金属电极，隔板使用绝缘材料。
4.根据权利要求1所述的简易大气压冷等离子体发生器，其特征在于，所述冷等离子体发生器射频电极与13.56MHz射频电源通过射频线连接，射频电极两端通过传输通道与工作气体源的出气口连接，其具有的横纵交叉气体通道结构可有效的将工作气体均匀分配到放电室。
5.根据权利要求1所述的简易大气压冷等离子体发生器，其特征在于，所述冷等离子体发生器地电极与射频电源地线连接，地电极具有凸起结构，凸起结构表面具有规律排列的凹槽作为等离子体出口。
6.根据权利要求1所述的简易大气压冷等离子体发生器，其特征在于，所述冷等离子体发生器由射频电极、隔板和地电极组成放电室，电极之间间距为0.5-3mm。
7.根据权利要求1所述的简易大气压冷等离子体发生器，其特征在于，所述冷等离子体发生器工作气体包括氦气或者氩气在内的能在大气压下稳定放电的工作气体源。
8.根据权利要求1所述的简易大气压冷等离子体发生器，其特征在于，所述冷等离子体发生器冷却方式包括自然冷却、液体冷却或气体冷却方式。
9.根据权利要求5所述的简易大气压冷等离子体发生器，其特征在于，所述地电极凸起结构截面为圆形、椭圆形、正方形或长方形。
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