專利名稱：一種大氣壓平板介質(zhì)阻擋等離子體射流放電的陣列裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氣體放電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種放電等離子體的陣列產(chǎn)生裝置。
背景技術(shù)：
非熱平衡態(tài)等離子體因其重粒子與氣體的溫度接近室溫，不會損壞待處理試品，而電子可在電場中加速獲得足夠高的能量，并能在室溫下與氣體分子撞擊發(fā)生激發(fā)、游離、解離、結(jié)合或再結(jié)合等反應(yīng)，生成大量電子、離子、激發(fā)態(tài)原子、分子及自由基等極活潑的反應(yīng)性物種，因此非熱平衡態(tài)等離子體在各個應(yīng)用領(lǐng)域上都表現(xiàn)出獨特的技術(shù)優(yōu)勢和良好的應(yīng)用前景。
大氣壓等離子體射流作為一種新型的產(chǎn)生非熱平衡態(tài)等離子體源，相比其他傳統(tǒng)的低溫等離子體產(chǎn)生方法如平板介質(zhì)阻擋放電、空心陰極放電和電暈放電等，大氣壓等離子體射流的優(yōu)點有所產(chǎn)生的等離子體活性區(qū)域位于電極之外即放電區(qū)域與工作區(qū)域分離；活性粒子可隨氣流而作用于對象表面，便于調(diào)控和處理三維復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)的對象；電極結(jié)構(gòu)簡單，無需密封系統(tǒng)等優(yōu)點。目前大氣壓等離子體射流無論在傳統(tǒng)的高分子聚合物的材料表面改性、金屬與非金屬的表面刻蝕成型加工、有機(jī)物的降解、廢氣處理等領(lǐng)域，還是在新興的生物醫(yī)學(xué)方面都有著廣泛地應(yīng)用。雖然大氣壓等離子體射流擁有諸多的優(yōu)點，但其產(chǎn)生的等離子體只有細(xì)小的一縷，無法類似于平板介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生大面積的均勻放電，從而不適合應(yīng)用于規(guī)?；墓I(yè)領(lǐng)域。而如果將多個大氣壓等離子體射流裝置并列起來，則各個射流裝置之間的影響較大，并且整體成本與并列射流裝置的數(shù)量成正比、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不易調(diào)節(jié)。因此，目前的大氣壓等離子體射流不適用大規(guī)?；墓I(yè)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種可以兼顧平板介質(zhì)阻擋放電與大氣壓等離子體射流優(yōu)點的放電等離子體陣列裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案—種大氣壓平板介質(zhì)阻擋等離子體射流放電的陣列裝置，自上而下依次主要由高壓電極、平板阻擋介質(zhì)和工作氣流通道所組成，所述的高壓電極位于阻擋介質(zhì)上方的中空盒體內(nèi)，并緊貼平板阻擋介質(zhì)，工作氣流通道緊貼于阻擋介質(zhì)的下方。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述的工作氣流通道單元主要由進(jìn)氣口、兩側(cè)的密封絕緣板和帶開孔的底板所構(gòu)成；作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，多個工作氣流通道是并列的，開有小孔的底板位于氣流通道的最下方；作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述的氣流通道在通道尾部設(shè)有氣流密封擋板；作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述氣流通道單元為中空形式，且底板小孔的數(shù)量和間距是均勻的；
作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述氣流通道單元的兩側(cè)的密封絕緣板、氣流密封擋板和底板可為石英玻璃、環(huán)氧玻璃；作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述氣流通道單元的進(jìn)氣口經(jīng)止回閥、流量計與高純度的惰性氣體源(He、Ar和Ne)相連接；作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述的高壓電極為銅、不銹鋼或鋁合金；作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述的平板阻擋介質(zhì)為聚四氟乙烯、環(huán)氧樹脂或石英玻璃；作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述的工作氣體為He、Ar和Ne ；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明裝置較好地解決了單個大氣壓等離子體射流的工作區(qū)域狹長細(xì)小的缺點，無法在大規(guī)?；墓I(yè)應(yīng)用；也解決了平板介質(zhì)阻擋放電因受其放電間 隙距離的限制，使其僅適用于平面薄片型結(jié)構(gòu)規(guī)則平整樣品的處理應(yīng)用。因此，本裝置具有兼顧了大氣壓等離子體射流與平板介質(zhì)阻擋放電共同的優(yōu)點，既適用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，也適用于三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)、厚度不均勻的樣品。


圖I是本發(fā)明裝置的示意圖，其中，Ca)為俯視圖，(b)為側(cè)視圖；圖2是用本發(fā)明裝置對聚乙烯進(jìn)行表面處理前后表面接觸角的變化圖，其中，(a)為未經(jīng)處理的接觸角，(b)為處理20s后的接觸角；圖I中，I是底板圓孔，2是底板，3是兩側(cè)密封絕緣板，4是進(jìn)氣口，5是螺孔，6是阻擋介質(zhì)，7是高壓電極，8是絕緣固定板，9是氣流密封擋板。
具體實施例方式請參閱圖I所示，本發(fā)明提供了一種大氣壓平板介質(zhì)阻擋等離子體射流放電的陣列裝置，呈三層平面狀，主要由高壓電極7、平板阻擋介質(zhì)6、氣流通道單元共三層組成。所述的高壓電極7位于頂部，并通過絕緣固定板8將其固定在頂部的中空盒體內(nèi)，高壓電極7與外部高壓電源相連接，高壓電極7可為銅、不銹鋼或鋁合金，外部電源可為工頻、中頻或重復(fù)脈沖高壓電源，高壓電極7的尺寸和結(jié)構(gòu)都是可選擇的；高壓電極7下部緊貼平板阻擋介質(zhì)6，平板阻擋介質(zhì)6可為聚四氟乙烯、環(huán)氧樹脂或石英玻璃，平板阻擋介質(zhì)6的左右兩端大于高壓電極7的尺寸Icm ;平板阻擋介質(zhì)6的下方鋪設(shè)一層多個并列的氣流通道單元，每個氣流通道單元主要由進(jìn)氣口 4、兩側(cè)的密封絕緣板3和帶開孔I的底板2所構(gòu)成，各個氣流通道單元之間相互獨立，在通道尾部設(shè)有氣流密封擋板9，使工作氣流循環(huán)流動于各個氣流通道單元內(nèi)；進(jìn)氣口 4為圓口，經(jīng)止回閥、流量計后與高純度的惰性氣源相連；工作氣體可為高純度的惰性氣體如He、Ar和Ne ;每個工作氣流通道的兩側(cè)均用絕緣板密封；最后在工作氣流通道的底部覆蓋住開有均勻小孔的底板，底板的孔是貫穿的；工作氣流將從進(jìn)氣口進(jìn)入工作氣流通道后，將順著工作氣流通道向前流動，在底板的每個小孔處向下流出；最后放電等離子體將順著氣流在小孔外形成射流放電，每個小孔下方產(chǎn)生一束等離子體射流，并且每一束等離子體射流之間是獨立的，最后形成了大氣壓等離子體射流的陣列裝置。底板小孔的尺寸和數(shù)量是可以隨意擴(kuò)展和擴(kuò)增的，也可通過改變高壓電極和平板阻擋介質(zhì)的尺寸和結(jié)構(gòu)來改變大氣壓等離子體射流陣列的整體尺寸和結(jié)構(gòu)。最后可將待處理試品置于大氣壓平板介質(zhì)等離子體射流的下方2-3cm處即可達(dá)到理想效果。采用本發(fā)明裝置來改善聚乙烯的表面親水性能，如圖2所示，經(jīng)過該裝置20s的處理，其表面接觸角從未處理的100度迅速下降至40度，證實了該裝置的高效性。本發(fā)明大氣壓平板介質(zhì)阻擋等離子體射流的陣列裝置較好地解決了平板介質(zhì)阻 擋放電間隙距離狹小，被處理樣品要求結(jié)構(gòu)平整規(guī)則的問題；也解決了單個大氣壓等離子體射流的工作區(qū)域狹長細(xì)小的缺點，無法大規(guī)模化的工業(yè)應(yīng)用生產(chǎn)的缺點。
權(quán)利要求
1.一種大氣壓平板介質(zhì)阻擋等離子體射流放電的陣列裝置，其特征在于自上而下依次主要由高壓電極(7)、平板阻擋介質(zhì)(6)和工作氣流通道所組成，所述的高壓電極位于阻擋介質(zhì)上方的中空盒體內(nèi)，并緊貼平板阻擋介質(zhì)，工作氣流通道緊貼于阻擋介質(zhì)的下方，所述工作氣流通道與惰性氣體源相連。
2.如權(quán)利要求I所述的一種大氣壓平板介質(zhì)阻擋等離子體射流放電的陣列裝置，其特征在于，所述的工作氣流通道主要由進(jìn)氣口(4)、兩側(cè)的密封絕緣板(3)和帶開孔的底板(2)所構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的一種大氣壓平板介質(zhì)阻擋等離子體射流放電的陣列裝置，其特征在于，多個工作氣流通道是并列的，開有小孔的底板位于氣流通道的最下方。
4.如權(quán)利要求3所述的一種大氣壓平板介質(zhì)阻擋等離子體射流放電的陣列裝置，其特征在于，所述的氣流通道在通道尾部設(shè)有氣流密封擋板(9 )。
5.如權(quán)利要求I所述的一種大氣壓平板介質(zhì)阻擋等離子體射流放電的陣列裝置，其特征在于，所述高壓電極通過絕緣固定板(8 )固定在中空盒體內(nèi)。
6.如權(quán)利要求I所述的一種大氣壓平板介質(zhì)阻擋等離子體射流放電的陣列裝置，其特征在于，所述平板阻擋介質(zhì)沿前后方向的尺寸大于高壓電極的尺寸。
7.如權(quán)利要求I至6任意一項所述的一種大氣壓平板介質(zhì)阻擋等離子體射流放電的陣列裝置，其特征在于，所述平板阻擋介質(zhì)為聚四氟乙烯、環(huán)氧樹脂或石英玻璃。
8.如權(quán)利要求I至6中任意一項所述的一種大氣壓平板介質(zhì)阻擋等離子體射流放電的陣列裝置，其特征在于，所述高壓電極的材料為銅、不銹鋼或鋁合金。
9.如權(quán)利要求4所述的一種大氣壓平板介質(zhì)阻擋等離子體射流放電的陣列裝置，其特征在于，所述的密封絕緣板、氣流密封擋板和底板為石英玻璃或環(huán)氧玻璃。
全文摘要
一種大氣壓平板介質(zhì)阻擋等離子體射流放電的陣列裝置，呈三層平面狀，主要由高壓電極、平板阻擋介質(zhì)、氣流通道單元組成。所述高壓電極位于平板阻擋介質(zhì)上方的中空盒體內(nèi)，并緊貼于平板阻擋介質(zhì)；所述氣流通道緊貼于阻擋介質(zhì)的下方，主要由進(jìn)氣口、兩側(cè)的密封絕緣板和帶開孔的底板所構(gòu)成，進(jìn)氣口與高純度的惰性氣體源(He、Ar和Ne)相連接，工作氣體經(jīng)進(jìn)氣口流入每個氣流通道單元并在底板的每個小孔處流出，平板介質(zhì)阻擋放電等離子體也同時被攜帶至外從而形成等離子體射流陣列。
文檔編號H05H1/26GK102883515SQ20121035869
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者邵先軍, 常正實, 穆海寶, 張冠軍 申請人:西安交通大學(xué)