专利名称：一种基于介质阻挡放电的等离子体阵列的制作方法
技术领域：
本发明属于等离子体发生装置，具体涉及一种介质阻挡放电等离子体阵列。
背景技术：
等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，当外加电压达到气体的着火电压时，气体分子被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。等离子体可分为不同的类别:按热力学平衡分类，等离子体可分为热平衡等离子体和非热平衡等离子体；按系统温度分类，等离子体分为低温等离子体和高温等离子体；按等离子体气体源分类，等离子体可分为低气压等离子体和大气压等离子体。热平衡等离子体中所有粒子的温度都一样，宏观上表现为高温等离子体。在非热平衡等离子体中，电子的温度可高达数万度，而离子和中性粒子的温度远小于电子温度，整个体系呈现低温状态，所以也称为低温等离子体。低温等离子体存在着大量的、种类繁多的活性粒子，因此非热平衡等离子体可作为高活性反应物应用于多种实际应用中。20世纪七八十年代起，等离子体在对金属、微电子、聚合物、生物功能材料、低温灭菌及污染治理等诸多领域的应用研究开始蓬勃发展，形成向多学科交叉的研究方向。低温等离子体发生技术主要有:直流辉光放电、低频交流放电等离子体、高频放电等离子体、非平衡大气压放电、介质阻挡放电。基于这些发生技术，现有的生成低温等离子体的装置主要有四种，分别是交流低温等离子体发生装置、射频低温等离子体发生装置、微波低温等离子体发生装置、直流脉冲等离子发生装置。但是现有装置都存在着一些不足，如产生的等离子体喷流长度短、温度高；处理面积小；装置形状受限制，难以处理大面积或形状不规则的材料表面。这些因素都大大的限制了现有等离子体装置的广泛应用。
发明内容
本发明提供一种介质阻挡放电等离子体阵列，目的在于可按照不同需求进行组合而产生不同面积与不同形状的低温等离子体。通过拆卸、组装的方式可在不同维度上产生低温等离子体。等离子体可以在一个面上产生，也可以在三维上产生。既可以是等离子体棒，也可以是等离子体毛刷。生成的等离子体稳定不会出现电弧放电，温度接近室温，强度可调，富含活性成分，双电极构造放电安全，可在空气、氦气、氩气等多种气体环境中激发等离子体。所述的介质阻挡放电等离子体阵列，包括气体源、流量控制器、工作电源、电极、母介质管、子介质管。其特征在于:所述的母介质管与子介质管均为空心管，母介质管与气体源相通；所述电极套于母介质管的管壁外，分别与电源的正负极连接；所述的母介质管上开有小孔，空的直径与子介质管的外径相同，小孔内可插入子介质管。小孔在母介质管上的位置以及小孔的多少均可根据需要调节。所述的介质阻挡放电等离子体阵列，电源可以为交流电流、脉冲直流电源或者射频电源。所述的介质阻挡放电等离子体阵列采用双电极构造，使放电更加安全，两电极之间有一定距离，可以避免发生弧光放电。所述的介质阻挡放电等离子体阵列工作气体可以是氦气、氩气、氮气、氧气等单质气体或混有其他气体的混合气体，也可以是空气、气态化合物或气态有机物等。所述的介质阻挡放电等离子体阵列，可根据需求改变母介质管上的小孔数量与位置，可选择性插入子介质管，可产生线性等离子体棒或是三维的等离子体毛刷，其中含有的活性物质成份的种类及数量也可以根据具体应用进行选择。因此可以很方便的在常温常压下对物品或是各种异形物品进行刻蚀、镀膜、表面改性和杀菌消毒等处理，拓宽了等离子体的应用范围，提高了其应用效果。
图1为本发明第一个实施例结构示意图；图2为图1中介质管俯视图；图3为本发明第二个实施例结构示意图；图4为图3中介质管俯视图；图5为本发明第三个实施例结构示意图；图6为图4中介质管俯视图；图7为本发明第四个实施例结构示意图；图8为图7中介质管俯视具体实施例方式以下根据附图对本发明进行详细说明。如图1所示，本发明的第一个实施例，包括气体源1，气体流量控制器2，工作气体3，母介质管4，高压电极5，接地电极6，小孔7，工作电源8，等离子体火焰9，母介质管4为单孔空心管，孔的径向截面为圆形，高压电极5与接地电极6均套于母介质管管壁上，分别与工作电源8的正负极连接。母介质管4与气体源I连通，由气体流量控制器控制工作气体3的流量。三个小孔7位于高压电极5与接地电极6之间，成行均匀排布，生成的等离子体火焰9通过小孔7喷射到空气中。工作气体3可以是氦气、氟气、氮气、氧气等单质气体或混有其他气体的混合气体，也可以是空气、气态化合物或气态有机物等。高压电极5与接地电极6可是铜箔、铝箔等导电性材料。母介质管4可是特氟龙、聚四氟乙烯等绝缘性材料，其大小及长度可根据需要调节。小孔7的位置与直径可根据需要在一定范围内改变。图2所示为母介质管的俯视图，三个小孔在母介质管上等距排列。以单质氦气为例，调节气体流量控制器2，以2升/分钟的流量向母介质管4中通入工作气体3，图中箭头所示为其流动方向。高压电极5与接地电极6分别与电源8的正负极连接，选择交流电源为装置驱动电源。调节电源施加幅电压至15千伏，频率28千赫兹。通过介质阻挡放电产生等离子体喷流9，等离子体喷流9最长可达30毫米，并且温度接近室温，人体的手可以直接接触。输入气体流量可为0.1-100升/分钟，施加交流电压幅值5千伏-30千伏，频率10千赫兹-20兆赫兹。图3为本发明第二个实施例结构示意图:和图1的第一个实施例区别在于小孔7上插入有子介质管10，子介质管10为独立结构，其它标记与图1所示相同。图4为图3中介质管俯视图，母介质管4上三个小孔7被三个子介质管10占据。图5所示为本发明第三个实施例结构示意图:和图1的第一个实施例区别在于高压电极5和接地电极6的右侧各有三个小孔7，小孔7上插有子介质管10。其它标记与图1所示相同。图6为图5中介质管俯视图，母介质管4上高压电极5与接地电极6的右侧各有三个小孔7，在母介质管4上成行排列，小孔7被子介质管10占据。图7所示为本发明第四个实施例结构示意图:和图1的第一个实施例区别在于高压电极5与接地电极6右侧各有四个小孔7，小孔7位于同一同心圆上，小孔7上插有子介质管10。其它标记与图1所示相同。图8为图7中介质管俯视图，母介质管4管壁上高压电极5与接地电压6的右侧各有四个小孔7，四个小孔7位于同一同心圆上。
权利要求
1.一种介质阻挡放电等离子体阵列，包括气体源、流量控制器、工作电源、电极、母介质管、子介质管。其特征在于:所述的母介质管与子介质管均为空心管，母介质管与气体源相通；所述电极套于母介质管的管壁外，分别与电源的正负极连接；所述的母介质管上开有小孔，空的直径与子介质管的外径相同，小孔内可插入子介质管。小孔在母介质管上的位置以及小孔的多少均可根据需要调节。
2.如权利要求1所述的介质阻挡放电等离子体阵列，其特征在于:母介质管上开有圆形小孔，小孔的数量与位置可根据需要调节。
3.如权利要求1所述的介质阻挡放电等离子体阵列，其特征在于:小孔内可选择性插入子介质管，插入的子介质管的位置与数量可根据需要调节。
4.如权利要求1所述的介质阻挡放电等离子体阵列，其特征在于:所述电源为交流电源、脉冲直流电源或者 射频电源。
全文摘要
本发明涉及一种基于介质阻挡放电的等离子体阵列，目的在于通过拆卸、组装的方式在不同维度上产生等离子体。等离子体可以在一个面上产生，也可以在三维上产生，如产生等离子体棒、等离子体刷等。生成的等离子体稳定不会出现电弧放电，温度接近室温，强度可调，富含活性成分，双电极构造放电安全，可在空气、氦气、氩气等多种气体环境中激发等离子体。由于此发明可控制等离子产生的面积和维度，大大增加了装置的应用范围。
文档编号H05H1/26GK103220874SQ20121041813
公开日2013年7月24日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者王瑞雪, 朱卫东, 张珏, 方竞 申请人:北京大学