CN206042498U - 一种层流等离子发生器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种层流等离子发生器，涉及等离子技术领域。本实用新型包括阴极柱、阴极罩和阳极体，所述阴极柱与阴极罩之间设置有气流通道，所述气流通道包括至少三条绕阴极柱螺旋环绕的气流槽，工作气体从气流槽进入到阴极罩与阳极体之间形成的气流腔内，所述气流槽沿阴极柱轴向螺旋分布，所述至少三条气流槽的螺旋方向相同。本实用新型可以稳定电弧，保护阴极柱，稳定等离子射流。
Description
技术领域
本实用新型涉及等离子技术领域，更具体地说涉及一种层流等离子发生器。
背景技术
等离子体发生器内部，气流通道中气体温度与电弧通道内气体温度相差很大，在一定空间体积内两个通道中气体压力不同，电弧通道内气体对气流通道内气体产生一个反向推力，由于层流等离子体射流的工作气体流量一般很小，大概只有1-30slpm，这个反向推力会造成气流通道内气流的短暂阻塞，之后由于反向推力减小直至消失，阻塞消除。在层流等离子体发生器工作时，这个反向推力会周期性的产生和消失，这就造成层流等离子体射流不稳定。
另外在常规等离子体源中的气流通道对外连接流量计和减压阀，对内连接电弧通道，等离子体源工作时，电弧通道中工作气体温度升高，进而气压升高，对气流通道中的气体产生一个反向作用力，引起气流通道中的气压波动，且二者压力相差越大，波动越明显，这也造成等离子体源射流不稳定性。
国家知识产权局于2012年07月04日，公开了一种公开号为CN102534569A，名称为“一种常压辉光等离子体增强原子层沉积装置”的发明专利，该发明专利包括主腔室，所述主腔室内设有前驱体源进气管道口、等离子发生器上电极和等离子发生器下电极，所述等离子发生器下电极下方设有加热器，所述等离子发生器上电极和等离子发生器下电极之间形成气流通道，所述前驱体源进气管道口的出口正对气流通道，其进口与源进气加热管道连接，所述源进气加热管道与载气钢瓶连接，所述源进气加热管道上连接有前驱体源瓶；所述等离子发生器上电极和等离子发生器下电极与射频电源连接，所述等离子发生器上电极上设有多个将等离子体放电气体引入的通气孔，所述通气孔均与等离子体放电气体瓶连接；所述加热器、射频电源均连接到PLC上，所述PLC与计算机连接。
上述现有技术为了解决电弧通道内工作气体对气流通道内气体的反作用力，对进入气流通道的工作气体进行加热，但是这种方法，从一定程度上增大了等离子体源的体积，加大了等离子体源的控制难度，没有合理利用能量资源，造成一定的资源浪费。
实用新型内容
为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本实用新型提供了一种层流等离子发生器，本实用新型的发明目的旨在于解决现有技术中等离子体射流不稳定的问题，本实用新型可以稳定电弧，保护阴极柱，稳定等离子射流。
为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型是通过下述技术方案实现的：
一种层流等离子发生器，包括阴极柱、阴极罩和阳极体，其特征在于：所述阳极体设置在阴极罩的一端，所述阴极罩套在阴极柱外侧，所述阳极体内部设置有电弧通道，阴极柱的阴极头对应设置在电弧通道的入口处；所述阴极柱与阴极罩之间设置有气流通道，所述气流通道包括至少三条绕阴极柱螺旋环绕的气流槽，工作气体从气流槽进入到阴极罩与阳极体之间形成的气流腔内，所述气流槽沿阴极柱轴向螺旋分布，所述至少三条气流槽的螺旋方向相同。
所述气流槽的数量为3-8条，且沿阴极柱外侧圆周均匀分布。
所述气流槽在阴极柱轴向至少包括3个螺旋，所述螺旋是指气流槽绕阴极柱一周为一个螺旋。
所述气流槽的气流出口端射出的气流与阴极柱的轴线呈25º-35º夹角。
所述气流槽设置在阴极柱上。
所述气流槽设置在阴极罩上。
所述阳极体上设置有进气口和出气口；所述进气口和出气口分别与冷却通道连通，工作气体从进气口进入到阳极体内部的冷却通道中，然后从出气口输送至阴极罩与阳极体之间形成的气流腔内。
所述冷却通道环状分布在阳极体内部。
与现有技术相比，本实用新型所带来的有益的技术效果表现在：
1、等离子体源的工作气体由阴极罩与阴极柱之间的气流通道进入气流腔内，且设置多条气流槽，可以增加工作气体的进入量，且气流槽螺旋分布，也可以增加工作气体与阴极柱的接触面，增加工作气体的载入量，减少电弧通道内工作气体对气流通道内工作气体的反作用力，从而起到稳定等离子射流的目的。
2、气流槽的数量以及气流槽的分布方式决定了工作气体的载入量和稳定性，螺旋式载入的工作气体，在气流通道内形成一定的螺旋力，可以有效地减少电弧通道内工作气体对气流通道内工作气体的反作用力，稳定等离子射流，降低等离子体源的控制难度。通过螺旋布置以及多条气流槽，可以增加等离子体源工作气体的载入量以及工作气体与阴极柱的接触面，可以延长阴极柱的寿命，减轻阴极柱的灼烧。
3、限定工作气体从气流槽内射出的气流与阴极柱轴向所呈的夹角，可以将射出的气流集中在一个点上，根据设置的气流槽的数量的不同，限定出射角度的不同，每条气流槽内射出的气流相互配合，可以与电弧通道内工作气体对气流通道内工作气体的反作用力相抵消，进一步减少反作用力，稳定等离子射流。
4、本实用新型还在阳极体上设置冷却通道，等离子体源工作时，工作气体还可以由阳极体的进气口进入阳极体内部，气体在阳极体内的冷却通道中带走阳极体能量，最后由出气口进入等离子体源的气流腔内，最后进入电弧通道内；工作气体在经过阳极体内部的冷却通道时，吸收阳极体释放的能量，温度升高，气压增加，使得电弧通道内外气体压力差减小，气流波动减小，能够稳定等离子体射流；同时阳极体上额外的能量部分被用于气体电离，提高了等离子体源的热效率。
5、工作气体分别从阴极和阳极进入到气流腔内，最后进入到电弧通道内进行电离，阴极柱的气流通道内载入的工作气体与阳极体的冷却通道载入的工作气体，形成配合，由于阴极柱的气流通道内载入的工作气体设置有载入角度，会带动阳极体内载入的工作气体的流向，两者形成对流，一起抵消电弧通道内工作气体形成的反作用力，稳定等离子射流。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图；
图2为本实用新型阴极柱与阴极罩的侧视结构示意图；
图3为本实用新型阴极柱的结构示意图；
图4为本实用新型实施例4的结构示意图；
图5为本实用新型阳极体的结构剖视图；
附图标记：1、阴极柱，2、阴极罩，3、阳极体，4、电弧通道，5、阴极头，6、气流通道，7、气流槽，8、气流腔，9、进气口，10、出气口，11、冷却通道。
具体实施方式
实施例1
作为本实用新型一较佳实施例，参照说明书附图1，本实施例公开了：
一种层流等离子发生器，包括阴极柱1、阴极罩2和阳极体3，所述阳极体3设置在阴极罩2的一端，所述阴极罩2套在阴极柱1外侧，所述阳极体3内部设置有电弧通道4，阴极柱1的阴极头5对应设置在电弧通道4的入口处；所述阴极柱1与阴极罩2之间设置有气流通道6，所述气流通道6包括至少三条绕阴极柱1螺旋环绕的气流槽7，工作气体从气流槽7进入到阴极罩2与阳极体3之间形成的气流腔8内，所述气流槽7沿阴极柱1轴向螺旋分布，所述至少三条气流槽7的螺旋方向相同。
实施例2
作为本实用新型又一较佳实施例，参照说明书附图1，本实施例公开了：
一种层流等离子发生器，包括阴极柱1、阴极罩2和阳极体3，所述阳极体3设置在阴极罩2的一端，所述阴极罩2套在阴极柱1外侧，所述阳极体3内部设置有电弧通道4，阴极柱1的阴极头5对应设置在电弧通道4的入口处；所述阴极柱1与阴极罩2之间设置有气流通道6，所述气流通道6包括至少三条绕阴极柱1螺旋环绕的气流槽7，工作气体从气流槽7进入到阴极罩2与阳极体3之间形成的气流腔8内，所述气流槽7沿阴极柱1轴向螺旋分布，所述至少三条气流槽7的螺旋方向相同；
所述气流槽7的数量为3条，且沿阴极柱1外侧圆周均匀分布；所述气流槽7在阴极柱1轴向至少包括3个螺旋，所述螺旋是指气流槽7绕阴极柱1一周为一个螺旋；所述气流槽7的气流出口端射出的气流与阴极柱1的轴线呈25º夹角；所述气流槽7设置在阴极柱1上。
实施例3
作为本实用新型又一较佳实施例，参照说明书附图1、2和3，本实施例公开了：
一种层流等离子发生器，包括阴极柱1、阴极罩2和阳极体3，所述阳极体3设置在阴极罩2的一端，所述阴极罩2套在阴极柱1外侧，所述阳极体3内部设置有电弧通道4，阴极柱1的阴极头5对应设置在电弧通道4的入口处；所述阴极柱1与阴极罩2之间设置有气流通道6，所述气流通道6包括至少三条绕阴极柱1螺旋环绕的气流槽7，工作气体从气流槽7进入到阴极罩2与阳极体3之间形成的气流腔8内，所述气流槽7沿阴极柱1轴向螺旋分布，所述至少三条气流槽7的螺旋方向相同；
所述气流槽7的数量为5条，且沿阴极柱1外侧圆周均匀分布；所述气流槽7在阴极柱1轴向包括4个螺旋，所述螺旋是指气流槽7绕阴极柱1一周为一个螺旋；所述气流槽7的气流出口端射出的气流与阴极柱1的轴线呈30º夹角；所述气流槽7设置在阴极柱1上。
实施例4
作为本实用新型又一较佳实施例，参照说明书附图1和4，本实施例公开了：
一种层流等离子发生器，包括阴极柱1、阴极罩2和阳极体3，所述阳极体3设置在阴极罩2的一端，所述阴极罩2套在阴极柱1外侧，所述阳极体3内部设置有电弧通道4，阴极柱1的阴极头5对应设置在电弧通道4的入口处；所述阴极柱1与阴极罩2之间设置有气流通道6，所述气流通道6包括至少三条绕阴极柱1螺旋环绕的气流槽7，工作气体从气流槽7进入到阴极罩2与阳极体3之间形成的气流腔8内，所述气流槽7沿阴极柱1轴向螺旋分布，所述至少三条气流槽7的螺旋方向相同；
所述气流槽7的数量为8条，且沿阴极柱1外侧圆周均匀分布；所述气流槽7在阴极柱1轴向包括4个螺旋，所述螺旋是指气流槽7绕阴极柱1一周为一个螺旋；所述气流槽7的气流出口端射出的气流与阴极柱1的轴线呈35º夹角；所述气流槽7设置在阴极罩2上。
实施例5
作为本实用新型又一较佳实施例，参照说明书附图1、2、3和5，本实施例公开了：
一种层流等离子发生器，包括阴极柱1、阴极罩2和阳极体3，所述阳极体3设置在阴极罩2的一端，所述阴极罩2套在阴极柱1外侧，所述阳极体3内部设置有电弧通道4，阴极柱1的阴极头5对应设置在电弧通道4的入口处；所述阴极柱1与阴极罩2之间设置有气流通道6，所述气流通道6包括至少三条绕阴极柱1螺旋环绕的气流槽7，工作气体从气流槽7进入到阴极罩2与阳极体3之间形成的气流腔8内，所述气流槽7沿阴极柱1轴向螺旋分布，所述至少三条气流槽7的螺旋方向相同；
所述气流槽7的数量为6条，且沿阴极柱1外侧圆周均匀分布；所述气流槽7在阴极柱1轴向包括4个螺旋，所述螺旋是指气流槽7绕阴极柱1一周为一个螺旋；所述气流槽7的气流出口端射出的气流与阴极柱1的轴线呈32º夹角；所述气流槽7设置在阴极柱1上；
所述阳极体3上设置有进气口9和出气口10；所述进气口9和出气口10分别与冷却通道11连通，工作气体从进气口9进入到阳极体3内部的冷却通道11中，然后从出气口10输送至阴极罩2与阳极体3之间形成的气流腔8内；所述冷却通道11环状分布在阳极体内部。
Claims (8)
1.一种层流等离子发生器，包括阴极柱(1)、阴极罩(2)和阳极体(3)，其特征在于：所述阳极体(3)设置在阴极罩(2)的一端，所述阴极罩(2)套在阴极柱(1)外侧，所述阳极体(3)内部设置有电弧通道(4)，阴极柱(1)的阴极头(5)对应设置在电弧通道(4)的入口处；所述阴极柱(1)与阴极罩(2)之间设置有气流通道(6)，所述气流通道(6)包括至少三条绕阴极柱(1)螺旋环绕的气流槽(7)，工作气体从气流槽(7)进入到阴极罩(2)与阳极体(3)之间形成的气流腔(8)内，所述气流槽(7)沿阴极柱(1)轴向螺旋分布，所述至少三条气流槽(7)的螺旋方向相同。
2.如权利要求1所述的一种层流等离子发生器，其特征在于：所述气流槽(7)的数量为3-8条，且沿阴极柱(1)外侧圆周均匀分布。
3.如权利要求1或2所述的一种层流等离子发生器，其特征在于：所述气流槽(7)在阴极柱(1)轴向至少包括3个螺旋，所述螺旋是指气流槽(7)绕阴极柱(1)一周为一个螺旋。
4.如权利要求1或2所述的一种层流等离子发生器，其特征在于：所述气流槽(7)的气流出口端射出的气流与阴极柱(1)的轴线呈25º-35º夹角。
5.如权利要求1或2所述的一种层流等离子发生器，其特征在于：所述气流槽(7)设置在阴极柱(1)上。
6.如权利要求1或2所述的一种层流等离子发生器，其特征在于：所述气流槽(7)设置在阴极罩(2)上。
7.如权利要求1所述的一种层流等离子发生器，其特征在于：所述阳极体(3)上设置有进气口(9)和出气口(10)；所述进气口(9)和出气口(10)分别与冷却通道(11)连通，工作气体从进气口(9)进入到阳极体(3)内部的冷却通道(11)中，然后从出气口(10)输送至阴极罩(2)与阳极体(3)之间形成的气流腔(8)内。
8.如权利要求7所述的一种层流等离子发生器，其特征在于：所述冷却通道(11)环状分布在阳极体(3)内部。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201621000054.9U CN206042498U (zh) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | 一种层流等离子发生器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201621000054.9U CN206042498U (zh) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | 一种层流等离子发生器 |
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| CN206042498U true CN206042498U (zh) | 2017-03-22 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106211533A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-07 | 成都真火科技有限公司 | 一种层流等离子发生器 |
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2016
- 2016-08-31 CN CN201621000054.9U patent/CN206042498U/zh active Active
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