一种高电压低频空气辉光放电针状电极装置的制作方法

本实用新型属于气体放电技术领域，具体涉及一种高电压低频空气辉光放电针状电极装置。

背景技术：

辉光放电实验基本是在稀有气体或惰性气体条件下进行的，在空气中难以实现，而空气是最易获得的气体，所以空气辉光放电是一个值得长期研究和探索的课题，并且实现空气辉光放电在材料处理、环境保护、航空航天等诸多领域具有良好的应用前景。高频放电是指放电电源频率在1兆赫以上的气体放电现象，而放电电源频率在5千赫～20千赫范围内的气体放电属于低频气体放电领域。

大气压交流辉光放电一般有两种途径可以实现，一种是通过射频电源实现射频辉光放电，另一种是通过高压低频电源实现高压低频辉光放电。目前射频电源在某些单一气体中很容易实现辉光放电，但在大气压空气中却很难得到稳定的辉光放电，极易过渡到火花放电，可以采用高压低频电源进行空气辉光放电实验。高电压低频空气辉光放电，就是在空气环境下两电极间电压较高，正离子在电场中加速，有足够的动能轰击阴极，产生二次电子，经簇射过程产生更多的带电粒子，使气体导电，调节电源参数进而产生稳定的辉光放电现象。高电压低频空气辉光放电的电极设计是实现空气辉光放电的一项关键技术。

中国专利CN201510021685.2公开了一种实现大气压下空气中均匀辉光放电的装置，是一种介质阻挡电极装置，其构成包括交流电源、绝缘介质板、上放电电极和下放电电极，通过物理或化学方法把具有低放射性的物质吸附到上放电电极的放电表面，绝缘介质板置于上放电电极和下放电电极之间，绝缘介质板的下表面紧贴着下放电电极，交流电源为上放电电极和下放电电极两端供电；这种电极配合电源能够实现空气中辉光放电，但是在实际应用中很多情况下需要知道电极间的空气间隙大小，它是一个重要的参数，该电极装置不能准确的测量出电极间空气间隙，并且随着高电压电源技术的发展，高电压低频电源已经可以在高电场强度下引发放电，实现大气压下空气中的均匀辉光放电，现在没必要在电极上表面吸附有低放射性的物质，再者利用介质阻挡放电电极很难消除空气中介质阻挡放电的细丝现象。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种结构简单的大气压下高电压低频空气辉光放电针状电极装置，能够精确的测出电极间空气间隙的大小并且能够在高电压低频电源作用时在大气压空气环境中产生稳定的无细丝辉光放电，以解决现有电极间空气间隙难以测量、空气中介质阻挡放电的细丝现象难以消除的问题，可以广泛的应用在材料处理、环境保护、航空航天等领域。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种高电压低频空气辉光放电针状电极装置，包括有处于同一直线上的两个针状放电电极、对称结构的电极固定架、电极间隙标尺和耐高温绝缘塑料薄片；

其中，所述电极固定架为前后两侧对称结构，单侧是由两垂直平板连接组成的“旋转L”形状；

所述电极间隙标尺垂直固定于所述电极固定架的对称结构中间，并且起到连接所述前后两侧对称结构的作用；所述耐高温绝缘塑料薄片设置于所述电极间隙标尺上，并与所述电极固定架前端和后端两平板形成四平板平行结构；

所述电极固定架的前后端两平板与耐高温绝缘塑料薄片所形成的平行四平板上均开设有一个电极孔，所述电极孔位于平行于所述电极间隙标尺的同一直线上，所述电极孔直径等于所述针状放电电极的直径；所述针状放电电极为两个，每个针状放电电极分别穿过两个电极孔，即为所述电极固定架一端即前端或后端平板上的电极孔及与之相近的耐高温绝缘塑料薄片上的电极孔，并使针状电极放电端与耐高温绝缘塑料薄片上的电极孔出口位置对齐。

进一步的，所述耐高温绝缘塑料薄片包括固定的耐高温绝缘塑料薄片和可滑动的耐高温绝缘塑料薄片，所述固定的耐高温绝缘塑料薄片固定于所述电极间隙标尺的一端，所述可滑动的耐高温绝缘塑料薄片在电极间隙标尺上可自由滑动；其中所述耐高温绝缘塑料薄片的放电区域涂抹有耐高温涂料。

进一步的，所述固定的耐高温绝缘塑料薄片的内表面固定于所述电极间隙标尺0mm处；所述可滑动的耐高温绝缘塑料薄片在所述电极间隙标尺上可自由滑动，最大滑动至其内表面停于所述电极间隙标尺最大上限值处。

进一步的，所述可滑动的耐高温绝缘塑料薄片的外端设有延伸段，以提供滑动手柄。

进一步的，所述针状放电电极放电端口平整，位于所述固定的耐高温绝缘塑料薄片一侧的所述针状放电电极的长度小于另一侧的所述针状放电电极的长度，两者的长度差值不小于所述电极间隙标尺的长度。

进一步的，在所述所有电极孔中以及放电区域周边涂抹耐高温涂料。

进一步的，所述电极间隙标尺的范围为0～10mm。

有益效果：本实用新型提供的一种高电压低频空气辉光放电针状电极装置，可以在空气中实现均匀稳定的辉光放电，并可以避免介质阻挡放电的细丝现象，又可以方便精确地调整电极间空气间隙满足多种放电间隙的需要。该装置在设计结构上简单明了，相对其他电极装置体积较小。实现辉光放电时，针状放电电极极易在高温下融化或被空气氧化，电极更换频繁，该电极装置可以满足快速更换针状放电电极的需要。

附图说明

图1为本实用新型电极装置的正面放大结构示意图；

图2为本实用新型电极装置的侧面放大结构示意图；

图3为本实用新型电极装置匹配所需的高压低频电源简图；

图4为实现空气辉光放电时系统装置结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1：针状放电电极 2：电极固定架

3：固定的耐高温绝缘塑料薄片 4：电极间隙标尺

5：耐高温涂料 6：可滑动的耐高温绝缘塑料薄片

7：针状放电电极 8：高压低频电源

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

本实用新型为一种大气压下高电压低频空气辉光放电针状电极装置，包括有处于同一直线上的两个针状放电电极1、7、对称结构的电极固定架2、电极间隙标尺4、一片固定的耐高温绝缘塑料薄片3和一片可滑动的耐高温绝缘塑料薄片6，其中耐高温绝缘塑料薄片3、6的放电区域周边及所有电极孔中均涂抹耐高温涂料5。该电极装置连接高电压低频电源8可实现空气中辉光放电。本实用新型电极体积小，结构简单，可以避免介质阻挡放电的细丝现象，又可以方便精确地调整电极间空气间隙满足多种放电间隙需要，在材料处理、环境保护、航空航天等诸多领域具有良好的应用前景。

实施例1：

参照图1所示，本发明提供的一种大气压下高电压低频空气辉光放电针状电极装置，包括有处于同一直线上的两个针状放电电极1、7、对称结构的电极固定架2、电极间隙标尺4、固定的耐高温绝缘塑料薄片3和可滑动的耐高温绝缘塑料薄片6、耐高温涂料5；其中针状放电电极1、7放电端口平整而非针尖形式；电极固定架2为前后两侧对称结构，单侧是由两垂直平板连接组成的“旋转L”形状；电极间隙标尺4垂直固定于对称结构的电极固定架2中间，并且起到连接所述前后两侧对称结构的作用；一片耐高温绝缘塑料薄片3固定于电极间隙标尺0mm端，另一片6可以在标尺上自由滑动，最多滑动至10mm处。对称结构的电极固定架2也可由耐高温绝缘塑料制成，电极固定架2前端和后端两平板与中间的两片耐高温绝缘塑料薄片3、6形成四平板平行结构，在该平行四平板中心位置上沿一条平行于电极间隙标尺4的直线打孔，每个平板均打出一个电极孔，打出的四个电极孔直径应与电极直径大小相等，并在四个电极孔中以及耐高温绝缘塑料薄片3、6的放电区域周边涂抹耐高温涂料5。两片耐高温绝缘塑料薄片3和6之间是空气间隙也是两针状放电电极之间的空气间隙。

参照图4所示，辉光放电实验之前先要调整可滑动的耐高温绝缘塑料薄片6确定电极间空气间隙大小，然后沿电极孔分别插入针状放电电极1、7至针状电极放电端与耐高温绝缘塑料薄片3、6电极孔出口位置平行对齐，其中针状放电电极1穿过电极固定架2前端平板上及固定的耐高温绝缘塑料薄片3上的共2两个电极孔，针状放电电极7穿过电极固定架2后端平板上及可滑动的耐高温绝缘塑料薄片6上的共2两个电极孔，将该电极装置连接高压低频电源8可实现空气中辉光放电。

优选地，对称结构的电极固定架2和两片耐高温绝缘塑料薄片3、6均采用聚四氟乙烯板材制作，聚四氟乙烯板材是良好的耐高温绝缘材料而且经济耐用，局部放电区域涂抹无机耐高温涂料5，耐温幅度(－80℃～1800℃)。对称结构的电极固定架2厚度bc为5mm、宽an为1.6cm、前后端平板长ab为5.5cm、at长为2.5cm，两片耐高温绝缘塑料薄片3、6大小一致且厚度ek为2.5mm，宽gq为1.2cm，长de为7.6cm，如图1和图2所示。

优选地，装置中电极间隙标尺4范围为0～10mm，也是两片耐高温绝缘塑料薄片3、6之间的空气间隙可调范围。

优选地，装置中两片耐高温绝缘塑料薄片3、6，一片固定的耐高温绝缘塑料薄片3内表面固定于标尺0mm处，一片可滑动的耐高温绝缘塑料薄片6可以在标尺上自由滑动，最大滑动到内表面停于标尺10mm处，可滑动的耐高温绝缘塑料薄片6外端延伸段dt长2.5cm以提供滑动手柄，内端te长5.1cm。

优选地，装置中相对放置的两根针状放电电极1、7采用不锈钢材料或者铜质材料，电极放电端口平整而非针尖形式，直径均为0.5mm，其中一根针状放电电极比另一根针状放电电极长至少10mm，以弥补电极间隙标尺4的10mm的长度，优选地，可以选择一根针状放电电极1长为3cm，另一根针状放电电极7长为4.5cm。配合电极装置所需的高压低频电源8应选取电压和频率可调的高压电源，如图3所示。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。