专利名称：一种大气压平板介质阻挡等离子体射流放电的阵列装置的制作方法
技术领域：
本发明属于气体放电技术领域，涉及一种放电等离子体的阵列产生装置。
背景技术：
非热平衡态等离子体因其重粒子与气体的温度接近室温，不会损坏待处理试品，而电子可在电场中加速获得足够高的能量，并能在室温下与气体分子撞击发生激发、游离、解离、结合或再结合等反应，生成大量电子、离子、激发态原子、分子及自由基等极活泼的反应性物种，因此非热平衡态等离子体在各个应用领域上都表现出独特的技术优势和良好的应用前景。
大气压等离子体射流作为一种新型的产生非热平衡态等离子体源，相比其他传统的低温等离子体产生方法如平板介质阻挡放电、空心阴极放电和电晕放电等，大气压等离子体射流的优点有所产生的等离子体活性区域位于电极之外即放电区域与工作区域分离；活性粒子可随气流而作用于对象表面，便于调控和处理三维复杂曲面结构的对象；电极结构简单，无需密封系统等优点。目前大气压等离子体射流无论在传统的高分子聚合物的材料表面改性、金属与非金属的表面刻蚀成型加工、有机物的降解、废气处理等领域，还是在新兴的生物医学方面都有着广泛地应用。虽然大气压等离子体射流拥有诸多的优点，但其产生的等离子体只有细小的一缕，无法类似于平板介质阻挡放电产生大面积的均匀放电，从而不适合应用于规模化的工业领域。而如果将多个大气压等离子体射流装置并列起来，则各个射流装置之间的影响较大，并且整体成本与并列射流装置的数量成正比、结构复杂且不易调节。因此，目前的大气压等离子体射流不适用大规模化的工业应用。
发明内容
针对上述的技术问题，本发明提出了一种可以兼顾平板介质阻挡放电与大气压等离子体射流优点的放电等离子体阵列装置。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案—种大气压平板介质阻挡等离子体射流放电的阵列装置，自上而下依次主要由高压电极、平板阻挡介质和工作气流通道所组成，所述的高压电极位于阻挡介质上方的中空盒体内，并紧贴平板阻挡介质，工作气流通道紧贴于阻挡介质的下方。作为本发明的优选实施例，所述的工作气流通道单元主要由进气口、两侧的密封绝缘板和带开孔的底板所构成；作为本发明的优选实施例，多个工作气流通道是并列的，开有小孔的底板位于气流通道的最下方；作为本发明的优选实施例，所述的气流通道在通道尾部设有气流密封挡板；作为本发明的优选实施例，所述气流通道单元为中空形式，且底板小孔的数量和间距是均匀的；
作为本发明的优选实施例，所述气流通道单元的两侧的密封绝缘板、气流密封挡板和底板可为石英玻璃、环氧玻璃；作为本发明的优选实施例，所述气流通道单元的进气口经止回阀、流量计与高纯度的惰性气体源(He、Ar和Ne)相连接；作为本发明的优选实施例，所述的高压电极为铜、不锈钢或铝合金；作为本发明的优选实施例，所述的平板阻挡介质为聚四氟乙烯、环氧树脂或石英玻璃；作为本发明的优选实施例，所述的工作气体为He、Ar和Ne ；与现有技术相比，本发明装置较好地解决了单个大气压等离子体射流的工作区域狭长细小的缺点，无法在大规模化的工业应用；也解决了平板介质阻挡放电因受其放电间 隙距离的限制，使其仅适用于平面薄片型结构规则平整样品的处理应用。因此，本装置具有兼顾了大气压等离子体射流与平板介质阻挡放电共同的优点，既适用于大规模的工业生产，也适用于三维复杂结构、厚度不均匀的样品。
图I是本发明装置的示意图，其中，Ca)为俯视图，(b)为侧视图；图2是用本发明装置对聚乙烯进行表面处理前后表面接触角的变化图，其中，(a)为未经处理的接触角，(b)为处理20s后的接触角；图I中，I是底板圆孔，2是底板，3是两侧密封绝缘板，4是进气口，5是螺孔，6是阻挡介质，7是高压电极，8是绝缘固定板，9是气流密封挡板。
具体实施例方式请参阅图I所示，本发明提供了一种大气压平板介质阻挡等离子体射流放电的阵列装置，呈三层平面状，主要由高压电极7、平板阻挡介质6、气流通道单元共三层组成。所述的高压电极7位于顶部，并通过绝缘固定板8将其固定在顶部的中空盒体内，高压电极7与外部高压电源相连接，高压电极7可为铜、不锈钢或铝合金，外部电源可为工频、中频或重复脉冲高压电源，高压电极7的尺寸和结构都是可选择的；高压电极7下部紧贴平板阻挡介质6，平板阻挡介质6可为聚四氟乙烯、环氧树脂或石英玻璃，平板阻挡介质6的左右两端大于高压电极7的尺寸Icm ;平板阻挡介质6的下方铺设一层多个并列的气流通道单元，每个气流通道单元主要由进气口 4、两侧的密封绝缘板3和带开孔I的底板2所构成，各个气流通道单元之间相互独立，在通道尾部设有气流密封挡板9，使工作气流循环流动于各个气流通道单元内；进气口 4为圆口，经止回阀、流量计后与高纯度的惰性气源相连；工作气体可为高纯度的惰性气体如He、Ar和Ne ;每个工作气流通道的两侧均用绝缘板密封；最后在工作气流通道的底部覆盖住开有均匀小孔的底板，底板的孔是贯穿的；工作气流将从进气口进入工作气流通道后，将顺着工作气流通道向前流动，在底板的每个小孔处向下流出；最后放电等离子体将顺着气流在小孔外形成射流放电，每个小孔下方产生一束等离子体射流，并且每一束等离子体射流之间是独立的，最后形成了大气压等离子体射流的阵列装置。底板小孔的尺寸和数量是可以随意扩展和扩增的，也可通过改变高压电极和平板阻挡介质的尺寸和结构来改变大气压等离子体射流阵列的整体尺寸和结构。最后可将待处理试品置于大气压平板介质等离子体射流的下方2-3cm处即可达到理想效果。采用本发明装置来改善聚乙烯的表面亲水性能，如图2所示，经过该装置20s的处理，其表面接触角从未处理的100度迅速下降至40度，证实了该装置的高效性。本发明大气压平板介质阻挡等离子体射流的阵列装置较好地解决了平板介质阻 挡放电间隙距离狭小，被处理样品要求结构平整规则的问题；也解决了单个大气压等离子体射流的工作区域狭长细小的缺点，无法大规模化的工业应用生产的缺点。
权利要求
1.一种大气压平板介质阻挡等离子体射流放电的阵列装置，其特征在于自上而下依次主要由高压电极(7)、平板阻挡介质(6)和工作气流通道所组成，所述的高压电极位于阻挡介质上方的中空盒体内，并紧贴平板阻挡介质，工作气流通道紧贴于阻挡介质的下方，所述工作气流通道与惰性气体源相连。
2.如权利要求I所述的一种大气压平板介质阻挡等离子体射流放电的阵列装置，其特征在于，所述的工作气流通道主要由进气口(4)、两侧的密封绝缘板(3)和带开孔的底板(2)所构成。
3.如权利要求2所述的一种大气压平板介质阻挡等离子体射流放电的阵列装置，其特征在于，多个工作气流通道是并列的，开有小孔的底板位于气流通道的最下方。
4.如权利要求3所述的一种大气压平板介质阻挡等离子体射流放电的阵列装置，其特征在于，所述的气流通道在通道尾部设有气流密封挡板(9 )。
5.如权利要求I所述的一种大气压平板介质阻挡等离子体射流放电的阵列装置，其特征在于，所述高压电极通过绝缘固定板(8 )固定在中空盒体内。
6.如权利要求I所述的一种大气压平板介质阻挡等离子体射流放电的阵列装置，其特征在于，所述平板阻挡介质沿前后方向的尺寸大于高压电极的尺寸。
7.如权利要求I至6任意一项所述的一种大气压平板介质阻挡等离子体射流放电的阵列装置，其特征在于，所述平板阻挡介质为聚四氟乙烯、环氧树脂或石英玻璃。
8.如权利要求I至6中任意一项所述的一种大气压平板介质阻挡等离子体射流放电的阵列装置，其特征在于，所述高压电极的材料为铜、不锈钢或铝合金。
9.如权利要求4所述的一种大气压平板介质阻挡等离子体射流放电的阵列装置，其特征在于，所述的密封绝缘板、气流密封挡板和底板为石英玻璃或环氧玻璃。
全文摘要
一种大气压平板介质阻挡等离子体射流放电的阵列装置，呈三层平面状，主要由高压电极、平板阻挡介质、气流通道单元组成。所述高压电极位于平板阻挡介质上方的中空盒体内，并紧贴于平板阻挡介质；所述气流通道紧贴于阻挡介质的下方，主要由进气口、两侧的密封绝缘板和带开孔的底板所构成，进气口与高纯度的惰性气体源(He、Ar和Ne)相连接，工作气体经进气口流入每个气流通道单元并在底板的每个小孔处流出，平板介质阻挡放电等离子体也同时被携带至外从而形成等离子体射流阵列。
文档编号H05H1/26GK102883515SQ20121035869
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月24日 优先权日2012年9月24日
发明者邵先军, 常正实, 穆海宝, 张冠军 申请人:西安交通大学