專利名稱：常壓射頻圓筒形外射冷等離子體發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種等離子體發(fā)生器，尤指常壓下在圓筒形壯的空隙中的射頻放電，該放電等離子體經(jīng)圓筒筒壁的多個小孔噴口向外側(cè)噴出。
背景技術(shù)：
等離子體技術(shù)是在近年才迅速發(fā)展起來的，并已得到廣泛的應(yīng)用，例如可用于(1)微電子工業(yè)硅片清洗，替代目前的酸和去離子水清洗。(2)清洗所有的生化污染表面，包括被生化武器污染的表面和空間。(3)替代濕化學法，可用于制藥和食品行業(yè)原位消毒。(4)用于醫(yī)療器件消毒和皮膚病的治療。(5)用于清洗放射性材料表面，試驗證明等離子體技術(shù)是目前唯一可行的手段，而目前世界上的廢棄放射性材料只能填埋處理。(6)食品保鮮殺菌。(8)紡織企業(yè)衣料改性。(9)材料表面的改性。(10)刻蝕金屬、半導體和電介質(zhì)材料等。
在空氣中，要使氣體擊穿電離產(chǎn)生等離子體需要幾千伏的高壓。目前生成等離子體主要有兩種方式一種是利用電弧產(chǎn)生等離子體，電弧放電時氣體溫度將高達3000℃以上，產(chǎn)生的直流熱平衡等離子體炬，可用于金屬的切割、焊接和表面噴涂。但高溫的等離子體炬也限制了它的用途，因為它會燒毀所有面對的物品。另一種方式是利用電暈放電產(chǎn)生等離子體，但電暈放電難以產(chǎn)生均勻大面積等離子體，在幾千伏的高壓下，電流范圍僅為微安培量級，一般只是用來產(chǎn)生臭氧作消毒用?，F(xiàn)有的等離子體技術(shù)要使氣體在非高壓下?lián)舸┊a(chǎn)生等離子體，并維持穩(wěn)定大面積非熱放電，只能在真空室中進行，從而限制了它的應(yīng)用。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種新型的常壓射頻圓筒形外射冷等離子體發(fā)生器，能在大氣壓下穩(wěn)定工作并能向四周噴出冷等離子體束流，該冷等離子體發(fā)生器為等離子體技術(shù)在清洗、殺菌、消毒，特別為管道內(nèi)部的清洗、殺菌、消毒和表面改性等廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了道路。
為了達到上述目的，本實用新型提供一種新型的常壓射頻圓筒形外射冷等離子體發(fā)生器，包括一圓筒形外殼，該外殼一端封閉，另一端與射頻電源和供氣源連接，其特征在于于該外殼內(nèi)設(shè)有圓筒形射頻電極，該射頻電極與射頻電源連接，該外殼接地，該射頻電極和該地電極均為中空的圓筒形，該射頻電極的內(nèi)腔與進氣導管連通，并通過進氣導管與供氣源連接，在該射頻電極圓筒與該地電極圓筒的兩個端部之間設(shè)有絕緣體，在兩個端部絕緣體之間形成圓筒形空隙，在該空隙內(nèi)形成射頻放電區(qū)間，該射頻電極周壁上和該地電極外殼周壁上分別對應(yīng)設(shè)有多數(shù)小通氣孔。引入射頻電極內(nèi)腔的氣體通過射頻電極多孔噴口進入射頻放電區(qū)，經(jīng)由射頻電離后形成冷等離子體，并通過地電極外殼多孔噴口向外噴出。
所述的一種新型常壓射頻圓筒形外射冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該射頻電源是13.56MHz或27.12MHz的射頻電源。該等離子體放電是在正常大氣壓下進行的，氣體由射頻低電壓擊穿，氣體被射頻擊穿時的均方根電壓為50伏至250伏范圍。
所述的一種新型的常壓射頻圓筒形外射冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該地電極圓筒和該射頻電極圓筒的圓筒壁上分別均布有多數(shù)小噴口，每個小噴口的直徑范圍為0.5-1.5毫米。
所述的一種新型的常壓射頻圓筒形外射冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該射頻放電是在地電極外殼圓筒和射頻電極圓筒之間的圓筒空隙中進行的，在該射頻放電區(qū)間形成冷等離子體，該冷等離子體經(jīng)過外殼圓筒多孔噴口向外噴出。
所述的一種新型的常壓射頻圓筒形外射冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該射頻放電是在常壓下進行的。
所述的一種新型的常壓射頻圓筒形外射冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該供氣源所供氣體是氬氣或氦氣。
所述的一種新型的常壓射頻圓筒形外射冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該供氣源所供氣體是氬氣或氦氣與少量的反應(yīng)氣體或液體的混合氣體。所述的一種新型的常壓射頻圓筒形外射冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該外殼與地電極可設(shè)計為一體。
本實用新型的一種新型的常壓射頻圓筒形外射冷等離子體發(fā)生器能在大氣壓下穩(wěn)定工作，其優(yōu)點是1，采用射頻電源在常壓下形成均勻穩(wěn)定的射頻冷等離子體放電。2，冷等離子體通過金屬圓筒筒壁的多數(shù)小孔向外對稱噴射出冷等離子體。3，其噴出的等離子體小孔束流溫度通常小于200攝氏度，而在噴出的小孔束流中幾乎不含有離子成份。4，不但能用氦氣作為載入工作氣體，而且可以用氬氣作為載入工作氣體，并可以添加其它任何反應(yīng)氣體和液體成份。5，直接可以采用13.56MHz或27.12MHz的射頻電源來激發(fā)放電，其擊穿放電時的均方根電壓僅為50伏至250伏之間，因此它不同于高壓電暈放電，起輝頻率范圍為1至100千赫茲，起輝均方根電壓為1至5千伏。
本實用新型的一種新型的常壓射頻圓筒形外射冷等離子體發(fā)生器可向圓筒四周由筒壁上的多個小孔噴出含有大量亞穩(wěn)態(tài)活性成份的冷等離子體束流，由于是在大氣壓下，因此該多個小孔束流幾乎不含有離子成份。本發(fā)明的主要用途是通過向四周噴出的含有大量活性成份的等離子體束流，可用于清洗管道內(nèi)壁有有機物質(zhì)所帶來的污染，和生物病毒或細菌所造成的污染，例如，用氧氣作為反應(yīng)氣體時，其活性氧能很快與有機和生物體反應(yīng)形成二氧化炭和水，由于束流溫度較低，所以用它對被污染物體表面進行清洗和滅菌時不會對基底造成破壞，也不會帶來二次污染。通過改變不同的反應(yīng)氣體，可用于對器壁表面進行改性，該等離子體發(fā)生器還可以用來對室內(nèi)空氣的凈化和滅菌。
通過改變放電功率，氣體流量，氣體成份可以控制等離子體束流噴出的長度和避免電極之間的拉弧現(xiàn)象。

圖1為本實用新型的側(cè)面結(jié)構(gòu)剖視示意圖；圖2為本實用新型的正面結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
首先，請參閱圖1和圖2，本發(fā)明的常壓圓筒形外射冷等離子體發(fā)生器，包括射頻電源101、供氣源102，發(fā)生器外殼，該外殼有一絕緣體104和地電極圓筒112構(gòu)成，該地電極圓筒112接地，該圓筒形地電極筒壁上設(shè)有多個小孔噴口116，于該外殼內(nèi)設(shè)有圓筒形射頻電極103，該射頻電極103設(shè)有一具有圓孔形狀的內(nèi)空腔105，該空腔一端封閉，另一端與進氣導管107連通，該進氣導管107通過減壓控制閥門106與供氣源102連通。該地電極圓筒112包覆在該射頻電極圓筒103外圍，該射頻電極圓筒103的筒壁上設(shè)有多個小孔噴口114，該射頻電極通過射頻電纜109與射頻電源101連接，在射頻電極103與地電極112的端部之間分別設(shè)有絕緣材料104和絕緣材料111，絕緣材料104和絕緣材料111使射頻電極和地電極之間絕緣，該絕緣材料104還起到封閉外殼端部，射頻放電是在射頻電極和地電極之間的圓筒形縫隙108中進行的。
被引入到射頻電極內(nèi)腔105中的氣體經(jīng)過射頻電極的多孔小噴口114流入到射頻放電區(qū)間108，經(jīng)由射頻擊穿后形成冷等離子體，該冷等離子體通過地電極外殼圓筒多個小孔噴口116向外噴出。該地電極圓筒112以及該射頻電極圓筒103可由金屬材料，如不銹鋼，鋁，銅等加工制成，絕緣體104和111可用陶瓷、聚四氟乙烯等絕緣材料制成。
射頻電源101可采用13.56MHz或27.12MHz射頻電源來激發(fā)放電，放電是在常壓下進行的。
可以采用氬氣或氦氣作為載入工作氣體，另外，可根據(jù)不同的需要，混合加入少量的反應(yīng)氣體或液體成份，如氧氣，氮氣，炭氟四，水等，所占總氣體量的比例為5％以內(nèi)。氣體在放電區(qū)間被電離形成等離子體，通過外殼圓筒的多個小孔噴口向外噴出帶有大量活性原子和分子的冷等離子體束流。根據(jù)需要調(diào)節(jié)放電時的功率和進氣量來控制噴出等離子體的束流長度。
權(quán)利要求1.一種新型的圓筒形外射冷等離子體發(fā)生器，包括圓筒外殼、射頻電源、供氣源，其特征在于該圓筒外殼一端封閉，另一端與射頻電源和供氣源連接，該圓筒外殼與地連接，也稱為地電極，于該地電極圓筒外殼的筒壁上設(shè)有多個小孔噴口，該地電極圓筒內(nèi)包覆有一同心的中空圓筒形射頻電極，該射頻電極通過電纜與射頻電源連接，該射頻電極的筒壁上也對應(yīng)設(shè)有多個小孔噴口，該射頻電極內(nèi)腔通過進氣導管與供氣源連接，在地電極與射頻電極的兩個端部分別設(shè)有絕緣體使兩個電極絕緣，在兩個絕緣體之間設(shè)有圓筒形縫隙，在該縫隙中形成放電區(qū)間產(chǎn)生冷等離子體，該冷等離子體經(jīng)過地電極圓筒筒壁的多孔噴口向外噴出，放電是在常壓下進行的。
2.如權(quán)利要求1所述的一種新型的常壓射頻圓筒形外射冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該射頻電源是13.56MHz或27.12MHz的射頻電源，氣體被擊穿的均方根電壓在50伏至250伏之間。
3.如權(quán)利要求1所述的一種新型的常壓射頻圓筒形外射冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該地電極圓筒和該射頻電極圓筒的圓筒壁上分別設(shè)有多數(shù)小噴口，每個小噴口的直徑范圍為0.5-1.5毫米。
4.如權(quán)利要求1所述的一種新型的常壓射頻圓筒形外射冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該射頻放電是在地電極圓筒與射頻電極圓筒形壯之間的圓筒空隙中進行的，在該射頻放電區(qū)間形成冷等離子體，該冷等離子體經(jīng)過地電極圓筒筒壁多個小孔噴口向外噴出。
5.如權(quán)利要求1所述的一種新型的常壓射頻圓筒形外射冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該射頻放電是在常壓下進行的。
6.如權(quán)利要求1所述的一種新型的常壓射頻圓筒形外射冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該供氣源所供氣體是氬氣或氦氣。
7.如權(quán)利要求1所述的一種新型的常壓射頻圓筒形外射冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該供氣源所供氣體是氬氣或氦氣與少量的反應(yīng)氣體或液體的混合氣體。
8.如權(quán)利要求1所述的一種新型的常壓射頻圓筒形外射冷等離子體發(fā)生器，其特征在于該外殼與地電極可設(shè)為一體。
專利摘要一種新型的圓筒形外射冷等離子體發(fā)生器，包括一圓筒形外殼，其特征在于該圓筒形地電極一端封閉，于該圓筒形外殼的筒壁上設(shè)有多個小孔噴口，另一端與射頻電源和供氣源連接，該圓筒形外殼與地連接，也稱為地電極，該地電極圓筒內(nèi)包覆有一同心的中空圓筒形射頻電極，該射頻電極圓筒的筒壁上也對應(yīng)設(shè)有多個小孔噴口，該射頻電極與射頻電源連接，該射頻電極的內(nèi)腔通過進氣導管與供氣源連接，該地電極與該射頻電極的兩個端部分別設(shè)有絕緣體，在兩個端部絕緣體之間形成圓筒形縫隙，在該縫隙中形成射頻放電產(chǎn)生冷等離子體，該冷等離子體經(jīng)過地電極圓筒多個小孔噴口向四周噴出，放電是在常壓下進行的。本實用新型能在大氣壓下產(chǎn)生低溫、大面積、由射頻低電壓擊穿并保持穩(wěn)定放電的冷等離子體束流，從而為等離子體技術(shù)在物體表面清洗、殺菌、消毒，特別為管道內(nèi)壁表面的清洗、殺菌、消毒和表面改性等的應(yīng)用開辟了道路。
文檔編號H05H1/26GK2604846SQ0320479
公開日2004年2月25日 申請日期2003年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月26日
發(fā)明者王守國 申請人:王守國