KR101150382B1 - 저온 상압 플라즈마 제트 발생기 - Google Patents

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Abstract

생의학적 응용이 가능하도록 넓은 구동조건에서 작동 가능한 저온 상압 플라즈마 제트 발생기를 제공하기 위하여, 본 발명은 가스 유입구와 직교하는 방향으로 형성된 본체; 상기 본체 내에 적어도 일부가 수용되며, 구동 전원과 전기적으로 연결되는 와이어 전극; 내부에 상기 와이어 전극의 적어도 일부가 수용되고, 원뿔 형상으로 형성되어 상기 본체로부터 멀어질수록 반경이 커지도록 형성되며, 길이가 상기 와이어 전극의 길이보다 짧게 형성되는 테플론층 튜브; 및 내부에 상기 테플론층 튜브의 적어도 일부가 수용되고, 일 단부에 원뿔 형상의 집속부가 형성되며, 길이가 상기 와이어 전극의 길이보다 길게 형성되는 글래스 튜브;를 포함하는 저온 상압 플라즈마 제트 발생기를 제공한다.

Description

저온 상압 플라즈마 제트 발생기{Non-thermal atmospheric pressure plasma jet generator}
본 발명은 저온 상압 플라즈마 제트 발생기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생의학적 응용이 가능하도록 넓은 구동조건에서 작동 가능한 저온 상압 플라즈마 제트 발생기에 관한 것이다.
플라즈마 토치는 가스를 플라즈마화하여 고체를 가열하여 녹이거나 고체 또는 액체를 가열하여 증발시키거나, 또는 가스를 가열하여 엔탈피를 증가시키는데에 사용할 수 있다.
종래의 마이크로파를 이용한 플라즈마 발생장치는 주로 마그네트론을 이용한 100 와트(Watts) 이상의 전력을 소모하는 경우가 대부분이다. 구형 도파관(rectangular waveguide)으로 구현된 플라즈마 발생장치는 부피가 크기 때문에 휴대하기가 어렵다는 단점이 있다. 안테나 구조를 이용한 방전관을 사용하는 동축형(coaxial) 마이크로파 플라즈마 토치가 제안되기는 하였지만, 이 발명도 단지 종래의 구형 도파관으로 구현된 발생장치를 대신하는 정도에 불과하고, 휴대할 정도의 크기는 아니다.
미세한 크기의 니들 (길이는 수 cm 이하, 직경은 수 mm 이하)에 전위를 가하여 생성된 플라즈마의 경우에 전극 근처에 생성된 전기장은 매우 강하여 기체를 전리시키는 반면, 생성된 플라즈마의 크기는 매우 작아서 온도가 낮다. 또한 장치의 간편성과 이동성의 확보로 인해 생명과학과 의료에 무한한 활용 가능성이 있다. 이러한 상압 플라즈마의 온도는 각각의 구조, 공급 에너지, 작동조건 등에 따라 서로 매우 다르다.
현재까지 여러 가지 대기압 플라즈마의 발생원들이 보고되고 있다. 직류 및 저주파 방전의 형태로 연속 작동 모드인 연필 형태의 토치와 펄스 작동 모드인 코로나 방전 장치, 유전체 장벽 방전 장치, ICP 토치, 대기압 플라즈마 젯 등이 있다. 그러나 이 발생원들을 생의학에 응용하기 위해서는 실온에 가까운 미세크기의 플라즈마가 생성되어야 하며, 감전이나 전기충격을 방지하기 위해 저 전압에서 방전이 일어나야 하며, 독성이 없으며 플라즈마의 입자종이 생물의 조직에 적용하기에 적합한 상태가 되도록 조절할 수 있어야 한다.
그런데 높은 방전전압을 필요로 하는 방전가스 및 구동조건에서 플라즈마의 발생을 원한다면 고압의 전원이 필요해지면서 플라즈마의 온도도 훨씬 높아지게 되고 아크방전으로의 전이가능성으로 인해 생명과학에 응용하기에 적합하지 않게 된다.
현재 여러 가지 형태의 전력 원을 이용하여 대기압 플라즈마를 생성시켜 사용하고 있기는 하지만, 마이크로파 영역의 신호, 예를 들면, 주파수가 수백 킬로헤르츠 등의 신호를 이용하여 저 전력의 열적 효과가 없는 플라즈마를 만드는 방식에 대해서는 현재 연구가 진행 중이다. 플라즈마 발생기를 생명과학에 응용하기 위한 노력은 세계적으로 연구단계에 있으며 피부의 주름이나 착색 등을 치료하는 장치로서 사용하고 있는 정도이다.
따라서 대기압의 저온 영역에서 플라즈마 제트를 발생하여 생명과학과 의료분야에 적용이 가능한 간단한 구조의 플라즈마 제트 발생기를 필요로 하고 있는 실정이다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 상압 마이크로 플라즈마의 생의학적 응용 (Bio-medical application)을 염두에 두고 넓은 구동조건 범위를 허용할 수 있도록 구조를 개선하고 각 응용에 합당한 플라즈마의 물성을 제공할 수 있는 플라즈마 제트 발생기(plasma generator)로서 활용성을 높이는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 가스 유입구와 직교하는 방향으로 형성된 본체; 상기 본체 내에 적어도 일부가 수용되며, 구동 전원과 전기적으로 연결되는 와이어 전극; 내부에 상기 와이어 전극의 적어도 일부가 수용되고, 원뿔 형상으로 형성되어 상기 본체로부터 멀어질수록 반경이 커지도록 형성되며, 길이가 상기 와이어 전극의 길이보다 짧게 형성되는 테플론층 튜브; 및 내부에 상기 테플론층 튜브의 적어도 일부가 수용되고, 일 단부에 원뿔 형상의 집속부가 형성되며, 길이가 상기 와이어 전극의 길이보다 길게 형성되는 글래스 튜브;를 포함하는 저온 상압 플라즈마 제트 발생기를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 구동 전극에는 펄스 DC 또는 RF 전원이 연결될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 테플론층 튜브 및 글래스 튜브에 하나 이상의 홀(hole)이 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 가스 유입구를 통해 불활성 가스로서 헬륨 또는 아르곤 가스가 상기 본체 내부로 공급될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 와이어 전극은 텅스텐 소재를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 본체는 스테인리스 스틸 소재를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 본체 외부로 돌출된 상기 와이어 전극의 일 단부는 상기 테플론층 튜브의 일 단부와 상기 글래스 튜브의 일 단부 사이에 위치할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 집속부는 상기 본체로부터 멀어질수록 반경이 작아지도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 집속부 내에는 상기 테플론층 튜브가 수용되지 아니할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 테플론층 튜브는 유전체(dielectric substance)일 수 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 제트 발생기는, 상압에서 낮은 전압으로도 플라즈마를 발생시킬 수 있는 구조로서 실온 가까이에서 구동하며, 미세크기로 인한 국소적인 처리가 가능하고, 작은 침투깊이를 가져서 생의학적인 응용이 가능하다. 즉 안정적이면서도 용이한 점화로 인하여 장치를 간단히 구성할 수 있는 동시에 이동성의 확보로 인해 앞으로 의료산업에 폭넓게 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 상압 플라즈마 제트 발생기를 개략적으로 나타내는 결합 사시도이다.
도 2는 도 1의 저온 상압 플라즈마 제트 발생기를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 도 1의 저온 상압 플라즈마 제트 발생기의 사용예를 나타내는 단면도이다.
도 5는 플라즈마 발생 이전의 전기장 세기의 2차원 분포, 홀이 있는 콘 타입의 유전체층과 와이어와 와이어 축을 따른 가스 흐름층에서의 전기장의 세기를 도시한다.
도 6은 서로 상이한 방전조건에서의 총 전류와 인가전압 파형을 도시한다.
도 7은 (a) 상이한 지연시간에 따른 플라즈마 발생을 ICCD 카메라로 촬영한 이미지, (b) 플라즈마 발생의 순차적인 이미지, (c) 듀티사이클에 따른 이미지의 비교를 도시한다.
도 8은 (a) 펄스파, (b) 사인파, (c) RF 파를 이용한 광학적 방출 스펙트럼을 도시한다.
도 9는 (a) 펄스파, (b) 사인파에서 인가전압의 기능으로서 측정된 온도의 비교를 도시한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 상압 플라즈마 제트 발생기를 개략적으로 나타내는 결합 사시도이고, 도 2는 도 1의 저온 상압 플라즈마 제트 발생기를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 A-A선을 따라 취한 단면도이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 상압 플라즈마 제트 발생기(100)는 본체(110), 튜브 수용부(120), 와이어 전극(130), 테플론층 튜브(140), 글래스 튜브(150), 가스 유입구(160) 및 전원 공급부(170)를 포함한다.
본체(110)는 속이 빈 상자 형상으로 형성되며, 일 측에는 튜브 수용부(120)가 연결되는 튜브 수용부 연결부(111)가 형성되고, 다른 일 측에는 가스 유입구(150)가 연결되는 가스 유입구 연결부(미도시)가 형성되고, 또 다른 일 측에는 전원 공급부(170)가 연결되는 전원 공급부 연결부(미도시)가 형성된다.
튜브 수용부(120)는 속이 빈 원통 형상으로 형성되어 상술한 본체(110)의 튜브 수용부 연결부(111)에 결합되며, 그 내부에는 와이어 전극(130), 테플론층 튜브(140), 글래스 튜브(150)가 수용된다.
여기서 도면에는 본체(110)와 튜브 수용부(120)가 각각 별도의 부재로 형성되어 결합하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 본체와 튜브 수용부가 일체로 형성될 수도 있을 것이다. 이 경우, 도 1의 본체와 튜브 수용부를 통칭해 본체라 할 수도 있을 것이다.
와이어 전극(130)은 본체(110) 및 이와 연결된 튜브 수용부(120) 내에 수용된다. 와이어 전극(130)의 일 단은 전원 공급부(170)를 통해 구동 전원(미도시)과 연결되어 있으며, 튜브 수용부(120)의 중심축(C) 방향을 따라 연장 형성되어 있다.
이와 같은 와이어 전극(130)은 본체(110) 내부의 테플론층 튜브(140)의 중앙부에 위치하고 있다. 와이어 전극(130)으로는 여러 가지 금속 재료가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 텅스텐 와이어(Tungsten wire)가 사용될 수 있다. 텅스텐은 모든 금속 중에서 가장 높은 용융점을 가질 뿐만 아니라 가장 낮은 증기압을 나타낸다. 특히 낮은 열팽창율, 높은 용융점 및 고온에서의 치수 안정성을 가진다. 텅스텐의 저항은 상대적으로 낮지만 온도가 증가함에 따라 저항도 증가하나, 본 발명에서의 저온 상압 플라즈마 제트 발생기는 저온에서 사용되므로, 텅스텐이 와이어 전극으로 사용되기에 적합하다 할 수 있다.
와이어 전극(130)의 일 단부(131)는 테플론층 튜브(140)의 단부와 글래스 튜브(150)의 단부 사이에 위치하고 있으며, 바람직하게는 와이어 전극(130)의 일 단부(131)가 5-15mm 정도 테플론층 튜브(140)의 단부로부터 돌출되어 가스에 노출될 수 있도록 형성된다. 이와 같은 와이어 전극(130)의 일 단부(131)는 전력이 인가되는 경우 불활성 가스와 반응한다. 이때 불활성 가스로서 헬륨 또는 아르곤 가스가 공급되는 것이 바람직하다. 그리고, 가스 유입구(160)로 공급되는 가스 유량은 0.5 내지 3 l/min이 바람직하다.
테플론층 튜브(140)는 그 내부에 와이어 전극(130)을 수용하도록 형성된다. 여기서 테플론층 튜브(140)의 중심축(C) 방향의 길이는 와이어 전극(130)의 중심축(C) 방향의 길이보다 짧게 형성된다. 테플론층 튜브(140)는 원뿔(cone) 형상으로 형성되며, 본체(110)로부터 멀어질수록 반경이 커지도록 배치된다.
여기서 테플론층 튜브(140)는 유전체(dielectric substance)로서 역할을 하게 된다. 상세히, 테플론층 튜브(140)는 본체(110) 내부에서 와이어 전극(130)을 원뿔 형상으로 감싸게 된다. 따라서 전극 생성원 방향에서 플라즈마 발생 부위(즉, 와이어 전극(130)의 일 단부(131))로 갈수록 테플론층 튜브(140)의 직경이 점점 커지게 된다. 이때 테플론층 튜브(140)의 중심축(C) 방향의 길이는 전체 와이어 전극(130)의 중심축(C) 방향의 길이보다는 약간 짧게 형성되고, 와이어 전극(130)의 일 단부(131)는 테플론층 튜브(140)의 외부로 돌출된다.
글래스 튜브(150)는 그 내부에 테플론층 튜브(140)를 수용하도록 형성된다. 여기서 글래스 튜브(150)의 중심축(C) 방향의 길이는 와이어 전극(130)의 중심축(C) 방향의 길이보다 길게 형성된다. 글래스 튜브(150)의 중심부는 원통 형상으로 형성되며, 상기 원통 형상의 일 단부에는 원뿔(cone) 형상의 집속부(151)가 형성된다. 상기 집속부(151)는 글래스 튜브(150)의 양단부 중 본체(110)로부터 이격된 단부 측에 형성되며, 본체(110)로부터 멀어질수록 반경이 작아지도록 배치된다.
여기서, 글래스 튜브(150)의 원통 형상 부분에는 테플론층 튜브(140)가 수용된다. 그리고, 글래스 튜브(150)에서 테플론층 튜브(140)가 수용되지 않는 부분에는 원뿔(cone) 형상의 집속부(151)가 형성된다. 이와 같은 집속부(151)를 통해 와이어 전극(130)에서 발생된 플라즈마 플룸(plume)이 통과할 수 있게 된다.
본 발명에 의하면, 방전 전극 및 플라즈마 크기가 미세한 마이크로 플라즈마로써 기체 방전의 파셴의 법칙(Paschen's law)에 따라 훨씬 큰 기체압력에서도 방전이 가능하게 되고, 따라서 상압(대기압)에서도 플라즈마가 생성될 수 있다. 이 경우 진공시스템을 가동할 필요가 사라지며, 작은 공간에서 적은 비용으로 플라즈마 생성이 이루어질 수 있고, 따라서 플라즈마 발생원의 이동성(portability)을 확보할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 저온 상압 플라즈마 제트 발생기(100)는 효율적인 전기장의 분포를 가지는 구조로서, 본체(110) 및 튜브 수용부(120) 내에 글래스 튜브(150)가 배치되고, 그 중심축에 와이어 전극(130)으로 구성되는 핀 전극이 콘 타입(cone-type)의 테플론층 튜브(140)에 둘러싸여 위치하고 있다. 이때 와이어 전극(130)과 연결되어 있는 구동 전원(미도시)에는 펄스 DC 또는 RF 전원이 연결되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 구조는 와이어 전극(130)의 일 단부(131)에 전기장을 집중시켜 낮은 전력(또는 전압)에서 여러 동작변수에 대해 플라즈마 점화를 용이하게 하는 한편, 플라즈마의 온도는 상온을 유지함으로써, 생의학에 응용하기에 적합하다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 저온 상압 플라즈마 제트 발생기(100)는 단일의 와이어 전극(130)의 일 단부(131)에 전기장을 집중시킬 수 있는 구조의 상압 플라즈마 제트 발생기로서, 낮은 전압하에서도 방전되도록 구성하여 활용성을 높이는 것을 일 특징으로 한다. 따라서, 상압에서 낮은 전압으로도 플라즈마를 발생할 수 있는 구조로서 실온 가까이에서도 구동하며, 미세 크기로도 국소적인 처리가 가능하고, 작은 침투 깊이를 가져서 생의학적인 응용이 가능하다.
여기서, 상기 테플론층 튜브(140) 및 글래스 튜브(150)의 표면상에는 하나 이상의 홀(hole)이 형성될 수 있다. 가스 유입구(160)로부터 공급된 가스는 상기 하나 이상의 홀을 통하여 와이어 전극(130)의 일 단부(131)로 공급되어 플라즈마가 활성화될 수 있도록 한다. 즉, 이러한 홀이 형성되지 않는 경우, 글래스 튜브(150)의 내부로 테플론층 튜브(140)가 밀착되어 있어, 본체(110)로 유입된 가스가 글래스 튜브(150) 내부로 진입할 수 없기 때문에, 인위적으로 홀을 형성하여 글래스 튜브(150) 내부로 가스 진입을 유도하는 것이다.
이와 같은 본 발명에 따른 저온 상압 플라즈마 제트 발생기(100)는 전극 말단에 전기장을 집중시킬 수 있고, 글래스 튜브(150)의 집속부(151)를 좁게 형성하여 국소적 영역에 저온 플라즈마 플룸을 집중시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 저온 상압 플라즈마 제트 발생기로부터 플룸(plume)이 발생되는 모습을 나타낸 것이다. 도 4를 참조하면, 와이어 전극(130)의 끝에서 플룸이 발생되고 있으며, 이러한 플룸은 글래스 튜브(150)의 집속부(151)의 개구부를 통해 분출된다. 글래스 튜브(150)의 집속부(151)의 개구부는 매우 좁게 형성되어 있어 플룸을 집속할 수 있으며, 의료용으로 좁은 범위의 국소적 치료에 적절하게 사용이 가능하다.
다른 가스에 비해 박테리아 멸균 효과 등 많은 이점이 있는 아르곤 가스의 경우, 상압에서 높은 방전 전압이 필요하다. 수천 볼트(V) 범위에서 작동하는 기존 플라즈마 제트 발생기에 비해, 본 발명의 저온 상압 플라즈마 제트 발생기(100)는 수백 볼트의 낮은 범위에서도 아르곤 방전이 가능하다. 또한 온도는 약 300K 정도로 유지되기 때문에 마이크로 플라즈마의 장점을 그대로 가지고 있다.
다른 플라즈마 발생기에 비해 여러 가스 종류에서 그리고 여러 전원 공급 장치에서 이를 확인할 수 있다. 실험적으로 별도의 가스 공급 없이 가급적 공기를 그대로 이용하는 의료용 플라즈마 발생기에서는 큰 이점으로 작용할 것으로 보인다. 즉 장치의 간편성과 이동성의 확보로 인하여 박테리아 살균, 상처치료, 치아미백, 피부재생, 암세포 자연사 유도 등 무한한 활용가능성이 있다고 할 수 있으므로 다양한 활용이 기대되고 있다.
본 발명은 단일 전극 끝에 전기장을 집중시킬 수 있는 구조의 상압 플라즈마 제트 발생기로서, 높은 전압을 필요로 하는 방전 가스 및 구동 조건하에 있다 할지라도 낮은 전압 하에 점화가 가능하므로 활용성이 높다.
<실시예>
플라즈마 제트 발생기의 제작
텅스텐 와이어를 직경이 0.6mm로 하여 글래스 튜브(내경 10mm, 외경 12mm)의 중심에 배치하고 말단이 연필 끝 형상으로 하여 테이핑 처리한다. 이러한 글래스 튜브를 가스유입구가 구비된 내경 14mm, 외경 18mm의 스테인리스 스틸 재질의 본체로 커버한다. 와이어 일 단부의 10mm가 가스에 노출될 수 있도록 하고, 와이어 몸체가 원뿔 형상의 테플론층 튜브 내부에 수용한다. 글래스 튜브의 노즐 직경은 2mm이고, 팁부터 노즐까지의 거리는 10mm이다. 테플론 튜브 상에 여섯 개의 홀을 통하여 공급된 아르곤 가스가 글래스 튜브에 채워진다. 텅스텐 와이어 전극에 수십 KHz의 다양한 전원을 가한다.
결과 및 평가
도 5는 플라즈마 발생 이전의 전기장 세기의 2차원 분포, 홀이 있는 원뿔 타입의 유전체층과 와이어와 와이어 축을 따른 가스 흐름층에서의 전기장의 세기를 도시한다. 측정은 고전압 프로브(Tektronix P5100) 및 전류 프르브(pearson 3972)를 이용하여 실시하였다. 도 5를 참조하면, 전기장이 핀 와이어 전극의 말단 근처에 집중되기 때문에 효율적인 발화를 제공하고 있다는 것을 나타낸다. 전기장은 와이어 축에 수직 및 평행한 성분을 모두 갖는다.
도 6은 펄스 방전에서의 전류와 전압 특성을 도시한다. 피크의 전압은 2.5 KV이고, 듀티 사이클 47%에서 펄스 폭은 10㎲이었다. 도 6을 참조하면, 2개의 좁은 전류 펄스는 증가된 전압으로서의 포지티브한 것과 감소된 전압으로서의 네가티브한 것을 모두 나타내고 있다. 여기 주파수 50 kHz에서 2.72 kV의 피크-피크 전압을 갖는 사인파 구동원의 전압-전류 특성을 나타낸다.
도 7은 ICCD(Intensified charge-coupled device) 카메라를 이용하여 서로 다른 시간에 촬영한 플라즈마 불렛(bullet)의 이미지를 도시하고 있다. ICCD의 노출시간은 20초이다. 인가전압, 여기 주파수, 듀티 사이클 (duty cycle) 및 가스 유량은 각각 1.8 kV, 50 kHz, 47%, 1 l/min 이다. 순차적인 이미지는 매 100 ns에서 핀 전극 근처의 영역에서 촬영된다.
또한 본 발명의 저온 상압 플라즈마 제트 발생기를 이용하여 듀티 사이클 8%, 47%에 따른 이미지를 비교하여 도시하고 있다. 도면을 참조하면, 듀티 사이클 8%에서 플라즈마의 점화가 더 빠르고 플라즈마 불렛(bullet)의 부피, 휘도 및 속도가 증가하는 것을 나타내고 있다.
도 8은 본 발명의 저온 상압 플라즈마 제트 발생기를 이용하고, 아르곤 가스를 적용하여, (a)펄스파, (b)사인파, (c)RF 파를 이용한 광학적 방출 스펙트럼을 도시한다. 도 8을 참조하면, O, OH, N2, N2+, Ar이 플라즈마 불꽃에서 존재함을 확인할 수 있다. N2+ 방출은 사인파형의 제트보다는 펄스파의 플라즈마 제트에서 더욱 강하게 여기된다. OH는 기타 여기되는 종류보다는 매우 반응성이 높다는 것을 알 수 있다. 또한 RF 플라즈마 스펙트럼은 더욱 높은 강도와 더 큰 플라즈마 밀도 및/또는 전자 온도를 나타내는 아르곤 원자 라인을 갖는다. 펄스 방전은 RF 방전의 그것과 비교되는 정도의 방출 강도를 유지한다. 이는 플라즈마 제트의 저주파수 펄스의 작동이 가스 온도의 상승없이 상당한 양의 라디칼을 공급하는 것을 의미한다.
도 9는 (a)펄스파, (b)사인파에서 인가전압의 기능으로서 측정된 온도의 비교를 도시한다. 가스 유량은 0.5 l/min으로 일정하게 유지하였다. 도 9를 참조하면, 광섬유 온도센서(Luxtron, M601-DM&STF)를 이용하여 가스 온도를 측정한 결과 실온 정도로서 매우 낮은 값을 나타내었다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 저온 상압 플라즈마 제트 발생기 110: 본체
120: 튜브 수용부 130: 와이어 전극
140: 테플론층 튜브 150: 글래스 튜브
160: 가스 유입구 170: 전원 공급부

Claims (10)

  1. 가스 유입구와 직교하는 방향으로 형성된 본체;
    상기 본체 내에 적어도 일부가 수용되며, 구동 전원과 전기적으로 연결되는 와이어 전극;
    내부에 상기 와이어 전극의 적어도 일부가 수용되고, 원뿔 형상으로 형성되어 상기 본체로부터 멀어질수록 반경이 커지도록 형성되며, 길이가 상기 와이어 전극의 길이보다 짧게 형성되는 테플론층 튜브; 및
    내부에 상기 테플론층 튜브의 적어도 일부가 수용되고, 일 단부에 원뿔 형상의 집속부가 형성되며, 길이가 상기 와이어 전극의 길이보다 길게 형성되는 글래스 튜브;를 포함하는 저온 상압 플라즈마 제트 발생기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 전원에는 펄스 DC 또는 RF 전원이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 저온 상압 플라즈마 제트 발생기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 테플론층 튜브 및 글래스 튜브에 하나 이상의 홀(hole)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 저온 상압 플라즈마 제트 발생기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 유입구를 통해 불활성 가스로서 헬륨 또는 아르곤 가스가 상기 본체 내부로 공급되는 것을 특징으로 하는 저온 상압 플라즈마 제트 발생기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 와이어 전극은 텅스텐 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 상압 플라즈마 제트 발생기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체는 스테인리스 스틸 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 상압 플라즈마 제트 발생기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체 외부로 돌출된 상기 와이어 전극의 일 단부는 상기 테플론층 튜브의 일 단부와 상기 글래스 튜브의 일 단부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 저온 상압 플라즈마 제트 발생기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 집속부는 상기 본체로부터 멀어질수록 반경이 작아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 저온 상압 플라즈마 제트 발생기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 집속부 내에는 상기 테플론층 튜브가 수용되지 아니하는 것을 특징으로 하는 저온 상압 플라즈마 제트 발생기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 테플론층 튜브는 유전체(dielectric substance)인 것을 특징으로 하는 저온 상압 플라즈마 제트 발생기.
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