一种导电粉末填充的介质阻挡等离子体发生电极

1.本实用新型属于等离子体电极设计领域，具体涉及一种导电粉末填充的介质阻挡等离子体发生电极。


背景技术：

2.等离子体是一种混合物，包括基态和激发态的高能电子、离子和中性粒子。它是在气态物质受到一定的外界作用(辐射、电场、受热)下，原子、分子等的电子结构发生重组从而形成的激发态电子、带电离子和中性粒子。常常将等离子体称为不同于固态、液态或气态的物质的第四态。介质阻挡放电是一种方便人们使用的等离子体发生方式，其双电极中至少有一个电极被介质覆盖，这个介质被称为阻挡介质。阻挡介质和另一个电极之间的气体在高压电场作用下发生电离，形成低温等离子体，大量产生化学反应所需要的活性粒子，还伴随有特殊的光、热、声、电等物理过程和化学过程，因此介质阻挡放电在环境工程领域和消毒杀菌领域具有很大的应用潜力，引起了广泛的重视。
3.现有的介质阻挡等离子体发生装置的电极多包括“线-管式”和“针-板式”两种。“线-管式”则多采用石英玻璃管或陶瓷管作为阻挡介质，在管子中心设有导电电极棒，在管外壁包裹有外电极，对两个电极加上高频、高压电后，就会在管壁出现大量细丝状微放电，管内的空气被电离，形成等离子体。然而，目前的介质阻挡放电电极是由在石英玻璃管中插入导电电极棒来构成的。这种导电电极棒方便组装，易于拆除和更换，目前受到了广泛的使用。但是这种导电电极棒直接暴露于空气，且固态的导电电极棒与圆柱形的介质阻挡层之间难以达到完全的贴合，导致大量的能量会作用于电极与介质阻挡层之间空气的电离，造成能量损失的同时也会在工作环境中产生多种其他气体，例如臭氧等，并从另一方面降低目标等离子体的产生效果，亟待解决。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种导电粉末填充的介质阻挡等离子体发生电极，其实现了介质阻挡层与电极之间的有效贴合，并有效降低了空气的电离效果，能量损耗得到进一步降低，且等离子体射流发生有效率能得到有效提升。
5.为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
6.一种导电粉末填充的介质阻挡等离子体发生电极，其特征在于：包括外部壳体，外部壳体的中部布置具备电极腔的介质阻挡层，所述介质阻挡层与外部壳体共同围合形成可供气流通行的气流流动腔体，且外部壳体的底部布置有连通气流流动腔体的等离子体射流喷口；所述发生电极还包括填充于电极腔内的电极粉末，且电极腔的腔口处布置有用于密封该电极腔的封盖，位于所述腔口处的封盖上布置有用于连通电极粉末的电流输入端口。
7.优选的，所述介质阻挡层外形呈顶端开口的圆柱孔状，介质阻挡层的顶端开口构成所述腔口。
8.优选的，所述介质阻挡层的材质为石英玻璃。
9.优选的，电极粉末为碳材料导电粉末或金属导电粉末。
10.优选的，电极粉末为单种类导电粉末。
11.优选的，电极粉末由两种以上的导电粉末混合构成。
12.优选的，电极粉末的直径为0.1μm～100μm。
13.本实用新型的有益效果在于：
14.1)、通过上述方案，本实用新型一方面依靠电极粉末替代了原有的固态电极棒，使得本实用新型的电极部位能与介质阻挡层始终完全贴合，有效地减少了介质阻挡层与电极部位之间的孔隙；另一方面，本实用新型同时通过设置封盖，实现了对腔口的封闭，保证了电极腔的对外密闭性，减少了电极腔内因空气的进入而导致的空气电离情况，最终达到降低操作过程中能量损耗和提高等离子体射流发生有效率的双重效果，成效显著。
附图说明
15.图1为本实用新型剖视结构示意图；
16.图2为图1的i部分局部放大图。
17.本实用新型各标号与部件名称的实际对应关系如下：
18.10-外部壳体 20-介质阻挡层 21-电极腔
19.30-等离子体射流喷口 40-电极粉末 50-封盖
具体实施方式
20.为便于理解，此处结合图1-2，对本实用新型的具体结构及工作方式作以下进一步描述：
21.本实用新型的具体结构如图1-2所示，主要包括：介质阻挡层20、电极粉末40、外部壳体10和等离子体射流喷口30。外部壳体10和介质阻挡层20围合形成气流流通腔体。等离子体射流喷口30则位于外部壳体10的下方，以实现等离子体射流功能。其中：
22.介质阻挡层20呈现出下端封闭且上端开口的圆柱孔状，整体采用石英玻璃的材质。图1的实施例中，介质阻挡层20的电极腔21内使用直径为25μm的铜粉对其进行填充，并进行压实；此时，该铜粉也即前述导电粉末。当铜粉压实后，再盖覆封盖50以便密封该电极腔21，最后通过位于封盖50上的电流输入端口连通压实的铜粉即可。封盖50需确保对电极腔21的密封效果，从而隔绝电极部位与空气的接触。
23.本实用新型实际使用时：首先在气流流通腔体内接入氩气，并对铜粉所形成的电极部位接通高压电，此时气流流通腔体内会形成放电区域并产生等离子体。所产生的等离子体随着气流的流通方向从等离子体射流喷口30喷出，形成了稳定的高亮度等离子体射流。此外，由于电极部位与空气完全隔离，同时电极腔21内的空气减少，也就减少了电极腔21内因空气的进入而导致的空气电离情况，使得因空气电离所产生的的臭氧浓度随之降低。
24.至此，本实用新型通过使用超细的铜粉替代了原有的电极棒，使得电极部位能与圆柱孔状的电极腔21内壁形成完全的贴合，有效地减少了介质阻挡层20与电极部位之间的孔隙；同时，通过封盖50实现了对腔口的有效密封，随之减少了电极腔21内空气的进入，从而减少了空气的电离，最终达到降低操作过程中能量损耗和提高等离子体射流发生有效率
的双重效果。当然，实际操作时，采用其他的导电性质的金属导电粉末来取代铜粉，或采用其他导电材质的碳材料导电粉末等来取代铜粉，甚至可以多种导电粉末混合使用从而形成电极粉末40均可，只需能兼具粉末填充功能和导电性质即可，此处就不再多作赘述。
25.当然，对于本领域技术人员而言，本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而还包括在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现的相同或类似结构。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
26.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
27.本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。


技术特征：
1.一种导电粉末填充的介质阻挡等离子体发生电极，其特征在于：包括外部壳体（10），外部壳体（10）的中部布置具备电极腔（21）的介质阻挡层（20），所述介质阻挡层（20）与外部壳体（10）共同围合形成可供气流通行的气流流动腔体，且外部壳体（10）的底部布置有连通气流流动腔体的等离子体射流喷口（30）；所述发生电极还包括填充于电极腔（21）内的电极粉末（40），且电极腔（21）的腔口处布置有用于密封该电极腔（21）的封盖（50），位于所述腔口处的封盖（50）上布置有用于连通电极粉末（40）的电流输入端口。2.根据权利要求1所述的一种导电粉末填充的介质阻挡等离子体发生电极，其特征在于：所述介质阻挡层（20）外形呈顶端开口的圆柱孔状，介质阻挡层（20）的顶端开口构成所述腔口。3.根据权利要求2所述的一种导电粉末填充的介质阻挡等离子体发生电极，其特征在于：所述介质阻挡层（20）的材质为石英玻璃。4.根据权利要求1或2或3所述的一种导电粉末填充的介质阻挡等离子体发生电极，其特征在于：电极粉末（40）为碳材料导电粉末或金属导电粉末。5.根据权利要求1或2或3所述的一种导电粉末填充的介质阻挡等离子体发生电极，其特征在于：电极粉末（40）为单种类导电粉末。6.根据权利要求1或2或3所述的一种导电粉末填充的介质阻挡等离子体发生电极，其特征在于：电极粉末（40）的直径为0.1μm~100μm。

技术总结
本实用新型属于等离子体电极设计领域，具体涉及一种导电粉末填充的介质阻挡等离子体发生电极。本实用新型包括外部壳体，外部壳体的中部布置具备电极腔的介质阻挡层，所述介质阻挡层与外部壳体共同围合形成可供气流通行的气流流动腔体，且外部壳体的底部布置有连通气流流动腔体的等离子体射流喷口；所述发生电极还包括填充于电极腔内的电极粉末，且电极腔的腔口处布置有用于密封该电极腔的封盖，位于所述腔口处的封盖上布置有用于连通电极粉末的电流输入端口。本实用新型实现了介质阻挡层与电极之间的有效贴合，并有效降低了空气的电离效果，能量损耗得到进一步降低，且等离子体射流发生有效率能得到有效提升。射流发生有效率能得到有效提升。射流发生有效率能得到有效提升。


技术研发人员：李家星 周剑 王德
受保护的技术使用者：中国科学院合肥物质科学研究院
技术研发日：2022.03.29
技术公布日：2022/10/3