大氣壓彌散型冷等離子體發生裝置的製作方法
2023-07-29 15:59:36
專利名稱：大氣壓彌散型冷等離子體發生裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及等離子體發生技術領域，具體涉及大氣壓彌散型冷等離子體發生
>J-U ρ α裝直。
背景技術：
大氣壓低溫等離子體是在大氣壓條件下，電極之間氣體擊穿電離而形成等離子體，等離子體是含有大量的電子、離子、激發態原子和自由基的電中性的電離氣體。等離子體具有的獨特物理和化學性質，如等離子體中富含高能粒子，更易於和所接觸的材料發生反應，因此可以利用等離子體來實現對物體表面改性、表面清洗、新材料等製備方面。目前的研究表明，利用等離子體放電可以快速殺滅物體表面的細菌，在一定的功率密度下，等離子體氣體的溫度保持在較低的水平，可以與人體直接接觸。因此大氣壓低溫等離子體在生物醫學方面的應用成為目前研究熱點。對於大氣壓低溫等離子體在生物醫學的應用，通常採用氦氣作為載氣來產生低溫等離子體，對材料及人體細胞損傷較小，而且人體可以直接和氦氣等離子體直接接觸。但是氦氣作為載氣在實際使用中成本昂貴，而且需要附屬的載氣設施，使得等離子體發生裝置較為複雜。常見的大氣壓低溫等離子產生方式有:介質阻擋放電、電暈放電等。DBD等離子體有以下缺點=(I)DBD由一些放電細絲組成，難以對材料表面進行均勻處理；(2)由於介質層的加入，使得擊穿電壓升高，在等離子體醫學方面的應用中可能對人體產生電擊的危險。另外DBD放電細絲直徑很小 但電流密度很大，可能使介質或被處理物體表面燒蝕或穿孔，局部較高的溫度同樣會妨礙等離子體子在醫學方面的應用。常規的電暈放電結構為線筒式結構、線板式結構、針板式結構，電暈放電的電暈區較小，僅限於電暈電極附近，放電電流也比較弱。雖然常規電暈放電電流很小，但是人體在接觸其高壓電極時，仍然有被電擊的危險。若提高放電電壓容易形成火花擊穿。實現大氣壓下的輝光形式的均勻穩定放電十分困難，關鍵問題在於如何降低放電場強，使得放電處於電子崩階段，限制電流密度的自由增長，抑制放電向流注階段的發展。如何使用廉價氣體(比如空氣)、降低放電場強同時放電過程中能夠抑制電流密度的自由增長，在大氣壓條件下產生等離子體並在等離子體醫學中的到安全應用，同時降低應用成本，是目前等離子體發生器的一大難題。
實用新型內容為了避免上述現有技術所存在的問題，本實用新型提供一種大氣壓彌散型冷等離子體發生裝置。本實用新型採用的技術方案是:一種大氣壓彌散型冷等離子體發生裝置，其特徵在於:包括有絕緣外殼，絕緣外殼的底部連接有一絕緣噴頭，絕緣外殼與絕緣噴頭之間橫設有一絕緣支撐架，所述絕緣外殼的內部上方設有高壓直流電源，絕緣外殼的頂部外壁上設有開關，開關與高壓直流電源控制連接，位於絕緣外殼內高壓直流電源的輸出高壓端通過高壓線連接有高壓電極，高壓電極的一端穿過絕緣支撐架伸至絕緣噴頭中且高壓電極與絕緣支撐架之間固定連接，位於絕緣外殼的側壁上設有接地電極一，位於絕緣噴頭的噴嘴的下方設有接地電極二，高壓直流電源的輸出低壓端、接地電極一、接地電極二均接地。所述的大氣壓彌散型冷等離子體發生裝置，其特徵在於:所述高壓直流電源採用內置乾電池供電，由開關控制。所述的大氣壓彌散型冷等離子體發生裝置，其特徵在於:所述高壓直流電源內部有採樣電路部分，當產生等離子體時，高壓直流電源電流輸出為尖脈衝。所述的大氣壓彌散型冷等離子體發生裝置，其特徵在於:所述高壓電極為耐腐蝕的導電材料，採用單電極或者多電極，其中多電極採用矩陣式或者線性排列。所述的大氣壓彌散型冷等離子體發生裝置，其特徵在於:所述絕緣支撐架用於高壓電極的固定和支撐，絕緣支撐架上開有多個通氣小孔。所述的大氣壓彌散型冷等離子體發生裝置，其特徵在於:所述絕緣噴頭為等離子體產生的通道，其噴嘴的形狀為圓形、橢圓形或多邊形。本實用新型的工作原理是:本實用新型為防止放電向弧光方向轉換，維持穩定的低溫等離子體，高壓直流電源內部具有自動降壓限流的功能；內部有採樣電路部分，當產生等離子體時，電源電流輸出為尖脈衝；通過採樣及控制電路的反饋和調整，使電源輸出電壓降低，低於氣體的擊穿電壓，此時放電停止，防止了放電向弧光轉換；隨著放電的停止，電源輸出電壓再次高於氣體的擊穿電壓，如此往復；由於整套系統採用自動降壓限流，所以可以輕鬆實現人體與等離子體或等離子體高壓電極接觸。本實用新型的有益效果在於:(I)由於等離子體產生在高壓電極和接地電極之間，為降低擊穿場強沒有介質阻擋層。(2)本實用新型裝置採用內置乾電池供電，也可採用外接直流電源供電，無需附屬的外接載氣設施，可以直接在空氣中產生彌散穩定的等離子體，具有體積小、重量輕、易於攜帶等優點。
圖1為本實用新型的單電極等離子體發生裝置。圖2為本實用新型的多電極等離子體發生裝置。
具體實施方式
如圖1、2所示，一種大氣壓彌散型冷等離子體發生裝置，包括有絕緣外殼4，絕緣外殼4的底部連接有一絕緣噴頭6，絕緣外殼4與絕緣噴頭6之間橫設有一絕緣支撐架8，絕緣外殼4的內部上方設有聞壓直流電源2,絕緣外殼4的頂部外壁上設有開關3,開關3與高壓直流電源2控制連接，位於絕緣外殼4內高壓直流電源2的輸出高壓端通過高壓線連接有高壓電極7，高壓電極7的一端穿過絕緣支撐架8伸至絕緣噴頭6中且高壓電極7與絕緣支撐架8之間固定連接，位於絕緣外殼4的側壁上設有接地電極1，位於絕緣噴頭6的噴嘴的下方設有接地電極5，高壓直流電源2的輸出低壓端、接地電極1、接地電極5均接地。高壓直流電源2採用內置乾電池供電，由開關控制。高壓直流電源2內部有採樣電路部分，當產生等離子體時，高壓直流電源電流輸出為尖脈衝。高壓電極7為耐腐蝕的導電材料，電極為空心或實心，電極形狀可以為針尖型、圓柱狀、及片狀的導體。採用單電極或者多電極，其中多電極採用矩陣式或者線性排列。絕緣支撐架8用於高壓電極7的固定和支撐，絕緣支撐架8上開有多個通氣小孔。絕緣噴頭6為等離子體產生的通道，其噴嘴的形狀為圓形、橢圓形或多邊形。實施例1:表面導電物體的處理本裝置可以對金屬表面物體進行等離子體清洗和滅菌。使用該裝置產生等離子體處理物件時，將物件放在裝置絕緣噴頭6下方的接地電極5上，並調整絕緣噴頭6和物件之間的距離，合上開關3，只要間距合適而且輸出電壓高於放電間隙工作氣體的擊穿電壓時，便在高壓電極7和其下方的接地電極5間形成穩定彌散的低溫等離子體，絕緣噴頭6下方與接地電極5之間為等等立體區9，根據處理面積的大小移動處理裝置。實施例2:等離子體生物醫學應用 本裝置可以對人體組織或細胞進行處理。手持裝置者和被等離子體處理者分別通過接地電極1、5接地。將被處理部分放置在絕緣噴頭6下方的接地電極5上，並調整絕緣噴頭6和物件之間的距離，合上開關3，便在高壓電極7和其下方的接地電極5間形成穩定彌散的低溫等離子體絕緣噴頭6下方與接地電極5之間為等等立體區9，根據處理面積的大小移動處理裝置。上面對本實用新型的具體實施例進行了描述，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，在不脫離本實用新型的實質和範圍的情況下，對上述實施例做出變通和修改，都涵蓋在本實用新型的保護範圍內。
權利要求1.一種大氣壓彌散型冷等離子體發生裝置，其特徵在於:包括有絕緣外殼，絕緣外殼的底部連接有一絕緣噴頭，絕緣外殼與絕緣噴頭之間橫設有一絕緣支撐架，所述絕緣外殼的內部上方設有高壓直流電源，絕緣外殼的頂部外壁上設有開關，開關與高壓直流電源控制連接，位於絕緣外殼內高壓直流電源的輸出高壓端通過高壓線連接有高壓電極，高壓電極的一端穿過絕緣支撐架伸至絕緣噴頭中且高壓電極與絕緣支撐架之間固定連接，位於絕緣外殼的側壁上設有接地電極一，位於絕緣噴頭的噴嘴的下方設有接地電極二，高壓直流電源的輸出低壓端、接地電極一、接地電極二均接地。
2.根據權利要求1所述的大氣壓彌散型冷等離子體發生裝置，其特徵在於:所述高壓直流電源採用內置乾電池供電，由開關控制。
3.根據權利要求1所述的大氣壓彌散型冷等離子體發生裝置，其特徵在於:所述高壓直流電源內部有採樣電路部分，當產生等離子體時，高壓直流電源電流輸出為尖脈衝。
4.根據權利要求1所述的大氣壓彌散型冷等離子體發生裝置，其特徵在於:所述高壓電極為耐腐蝕的導電材料，採用單電極或者多電極。
5.根據權利要求4所述的大氣壓彌散型冷等離子體發生裝置，其特徵在於:所述多電極採用矩陣式或者線性排列。
6.根據權利要求1所述的大氣壓彌散型冷等離子體發生裝置，其特徵在於:所述絕緣支撐架用於高壓電極的固定和支撐，絕緣支撐架上開有多個通氣小孔。
7.根據權利要求1所述的大氣壓彌散型冷等離子體發生裝置，其特徵在於:所述絕緣噴頭為等離子體產生的通道，其噴嘴的形狀為圓形、橢圓形或多邊形。
專利摘要本實用新型公開了一種大氣壓彌散型冷等離子體發生裝置，包括有絕緣外殼，絕緣外殼的底部連接有一絕緣噴頭，絕緣外殼與絕緣噴頭之間橫設有一絕緣支撐架，絕緣外殼的內部上方設有高壓直流電源，絕緣外殼的頂部外壁上設有開關，開關與高壓直流電源控制連接，位於絕緣外殼內高壓直流電源的輸出高壓端通過高壓線連接有高壓電極，高壓電極的一端穿過絕緣支撐架伸至絕緣噴頭中且高壓電極與絕緣支撐架之間固定連接，位於絕緣外殼的側壁上設有接地電極一，位於絕緣噴頭的噴嘴的下方設有接地電極二，高壓直流電源的輸出低壓端、接地電極一、接地電極二均接地。本實用新型可以直接在空氣中產生彌散穩定的等離子體，具有體積小、重量輕、易於攜帶等優點。
文檔編號H05H1/26GK203167413SQ20122067610
公開日2013年8月28日 申請日期2012年12月10日 優先權日2012年12月10日
發明者程誠, 沈潔, 謝洪兵, 李建剛, 王祥科 申請人:中國科學院等離子體物理研究所