RU2019144472A

RU2019144472A - Устройство и способ генерации низкотемпературной плазмы

Info

Publication number: RU2019144472A
Application number: RU2019144472A
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Хинкис; Никита Чаплик
Original assignee: Александр Викторович Хинкис; Никита Чаплик
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2021-06-28
Also published as: RU2758279C2; WO2021133232A1; RU2019144472A3

Claims

1. Устройство для генерации сильнонеравновесной низкотемпературной плазмы импульсных газовых разрядов при атмосферном и/или пониженном давлении, содержащее:

твердотельный импульсный генератор с датчиком тока, к которому подключена первичная обмотка импульсного трансформатора; и

разрядный колебательный контур, получающий энергию от указанного генератора и включающий в себя вторичную обмотку указанного импульсного трансформатора, разделительный конденсатор, датчик тока и нагрузку, в которой генерируются импульсы затухающих колебаний;

управляющее компьютерное устройство, содержащее машиночитаемые инструкции для регулирования ввода энергии в разрядный контур в виде коротких импульсов путем независимой и динамической регулировки частоты и скважности подачи силовых импульсов на нагрузку через контур ударного возбуждения указанного генератора на основании данных, полученных по обратной связи от указанных датчиков тока, таким образом, чтобы постоянно поддерживать стабильные параметры плазмы.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что управляющее устройство представляет собой программируемую логическую интегральную схему, микроконтроллер или микропроцессор.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что управляющее компьютерное устройство содержит машиночитаемые инструкции для регулирования расхода плазмообразующего газа на основании данных, полученных по обратной связи от указанных датчиков тока, таким образом, чтобы при появлении характерных импульсных токовых выбросов, предваряющих возникновение дуги, увеличивать поток газа для поддержания параметров разряда.

4. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что управляющее компьютерное устройство содержит машиночитаемые инструкции для дозирования и контроля энерговыделения в каждом отдельном импульсе путем корректировки его длительности.

5. Устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что контур ударного возбуждения генератора включает в себя источник питания, силовой высоковольтный МОП транзистор, диод, операционный усилитель.

6. Устройство по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что контур ударного возбуждения генератора дополнительно содержит компаратор и подстроечный резистор для контроля и регулировки длительности импульса.

7. Устройство по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что датчик тока подключен с возможностью фиксировать перепады тока и, соответственно, вкладываемой в импульс энергии, которые меняются в зависимости от расстояния между анодом и катодом в разрядном промежутке.

8. Устройство по любому из пп. 1-7, отличающееся тем, что генератор выполнен с возможностью вводить энергию в разрядный контур в виде коротких импульсов длительностью около 50-55 мкс.

9. Устройство по любому из пп. 1-8, отличающееся тем, что генератор выполнен с возможностью вводить энергию в разрядный контур с частотой повторения импульсов до 100000 Гц.

10. Способ генерации сильнонеравновесной низкотемпературной плазмы импульсных газовых разрядов при атмосферном и/или пониженном давлении с помощью устройства по п. 1, в котором регулируют ввод энергии в разрядный контур в виде коротких импульсов путем независимой и динамической регулировки частоты и скважности подачи силовых импульсов на нагрузку через контур ударного возбуждения на основании данных, полученных по обратной связи от датчиков тока контура ударного возбуждения датчиков тока разрядного контура, причем регулировку параметров импульсов осуществляют таким образом, чтобы постоянно поддерживать стабильные параметры плазмы.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что длительность импульса контролируют и регулируют с помощью компаратора и подстроечного резистора.

12. Способ по п. 10, отличающийся тем, что длительность разрядных импульсов и максимальное значение тока разряда регулируют путем изменения емкости конденсатора разрядного контура.

13. Способ по п. 10, отличающийся тем, что длительность разрядных импульсов и их структуру регулируют путем изменения индуктивности вторичной обмотки трансформатора.

14. Способ по любому из пп. 10-13, отличающийся тем, что частоту и скважность импульсов регулируют на основе данных по обратной связи от датчиков тока, которые фиксируют перепады тока, меняющегося в зависимости от расстояния между анодом и катодом в разрядном промежутке,

15. Способ по п. 14, в котором при получении сигнала от датчиков тока о том, что в разрядном промежутке появились характерные импульсные токовые выбросы, предваряющие возникновение дуги увеличивают поток газа для поддержания параметров разряда.

16. Способ по любому из пп. 10-15, отличающийся тем, что энергию вводят в разрядный контур в виде импульсов величиной до 40 мДж и длительностью до 50-55 мкс.

17. Способ по любому из пп. 10-16, отличающийся тем, что энергию в разрядный контур вводят с частотой повторения импульсов до 100000 Гц.