沿面放电等离子体装置
阅读：596发布：2020-05-11
专利汇可以提供沿面放电等离子体装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且公开了组合介质材料构成的沿面放电 等离子体 装置，其包括高压 电极 、地电极和组合介质层，高压电极为平板结构，地电极为条状结构，组合介质层包括层叠的 氧 化 铝 陶瓷层和聚四氟乙烯层，其中，所述高压电极紧贴氧化铝陶瓷层，所述地电极紧贴所述聚四氟乙烯层，当高压电极在高压电源的激励下时，地电极产生沿其表面分布的 放电等离子体 。，下面是沿面放电等离子体装置专利的具体信息内容。
1.一种组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置，其包括，
高压电极，其为平板结构，
地电极，其为条状结构，
组合介质层，其包括层叠的氧化铝陶瓷层和聚四氟乙烯层，其中，所述高压电极紧贴氧化铝陶瓷层，所述地电极紧贴所述聚四氟乙烯层，当高压电极在高压电源的激励下时，地电极产生沿其表面分布的放电等离子体。
2.如权利要求1所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置，其特征在于，优选的，所述聚四氟乙烯层镀于所述氧化铝陶瓷层上。
3.如权利要求2所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置，其特征在于，所述氧化铝陶瓷层的厚度为0.5-3mm，聚四氟乙烯层厚度为10-1000μm。
4.如权利要求1所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置，其特征在于，所述地电极为网状结构。
5.如权利要求4所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置，其特征在于，所述网状结构由正三角形、正方形、正六边形或圆形排列形成。
6.如权利要求1所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置，其特征在于，所述聚四氟乙烯层涂覆于氧化铝陶瓷层上。
7.如权利要求1所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置，其特征在于，所述氧化铝陶瓷层替换为玻璃层或石英层，聚四氟乙烯层替换为聚丙乙烯层。
8.如权利要求1所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置，其特征在于，所述组合介质层尺寸分别大于高压电极和地电极的尺寸，高压电极的尺寸小于地电极的尺寸。
9.如权利要求1所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置，其特征在于，所述高压电极和地电极由铜、铁或不锈钢制成。
10.如权利要求1所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置，其特征在于，所述高压电极连接高压电源，高压电源包括正弦高压和脉冲高压电源，所述正弦高压电源的频率为50Hz～100MHz，电压幅值在1kV～20kV之间，所述脉冲高压电源的频率低于100kHz。
沿面放电等离子体装置
技术领域
背景技术
[0003] 目前沿面介质阻挡放电在应用过程中面临介质材料易老化、放电起始电压较高、发热较大等问题。同时介质材料也会影响沿面介质阻挡放电等离子体的特性。例如，与石英和陶瓷相比，聚四氟乙烯作为介质材料更有助于电场线在其表面的传播，而且聚四氟乙烯的放电起始电压更高。与有机玻璃相比，聚四氟乙烯作为介质材料产生等离子体的振动温度和电子温度更高。而对于聚四氟乙烯、FR-4环氧玻璃纤维板和氧化铝陶瓷三种介质材料，在相同的放电功率下，FR-4环氧玻璃纤维板的发热最大，氧化铝陶瓷的发热最小、放电起始电压最低。当沿面介质阻挡放电处理人体皮肤时，如果产生的等离子体温度高于40℃会使细胞退化和破坏；当温度高于45℃时，会导致蛋白质变性，从而使其结构发生改变，进而导致功能丧失，造成热损伤。并且等离子体的温度也会影响活性粒子的种类和浓度。如当等离子体的温度过高时，随着放电时间的增加，气相O3的浓度逐渐降低，而O3在消毒灭菌方面具有重要的作用。因此在沿面介质阻挡放电的应用中，需要避免因介质材料的温度过高，对生物组织造成热损伤。同时在采用介质阻挡放电时，由于介质材料的发热导致介质材料老化，并发生击穿现象，从而产生火花放电或电弧放电，对生物组织造成电损伤。因此控制介质材料的发热有助于提高处理的安全性和处理效果。
[0004] 综上所述，针对沿面介质阻挡放电中介质材料易老化、放电起始电压较高、发热较大等问题，需要选用一种新型材料或者结合不同介质材料的性能构成组合介质材料，以降低沿面介质阻挡放电的放电起始电压和介质材料的发热，延长介质材料的使用寿命，同时得到具有生物医学效应的活性粒子，进而产生更强的生物效应。
[0005] 在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
发明内容
[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。
[0008] 一种组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置包括，
[0010] 地电极，其为条状结构，
[0011] 组合介质层，其包括层叠的氧化铝陶瓷层和聚四氟乙烯层，其中，所述高压电极紧贴氧化铝陶瓷层，所述地电极紧贴所述聚四氟乙烯层，当高压电极在高压电源的激励下时，地电极产生沿其表面分布的放电等离子体。
[0013] 所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置中，所述氧化铝陶瓷层的厚度为0.5-3mm，聚四氟乙烯层厚度为10-1000μm。
[0014] 所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置中，所述地电极为网状结构。
[0015] 所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置中，所述网状结构由正三角形、正方形、正六边形或圆形排列形成。
[0016] 所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置中，所述聚四氟乙烯层涂覆于氧化铝陶瓷层上。
[0017] 所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置中，所述氧化铝陶瓷层替换为玻璃层或石英层，聚四氟乙烯层替换为聚丙乙烯层。
[0018] 所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置中，所述组合介质层尺寸分别大于高压电极和地电极的尺寸，高压电极的尺寸小于地电极的尺寸。
[0020] 所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置中，所述高压电极连接高压电源，高压电源包括正弦高压和脉冲高压电源，所述正弦高压电源的频率为50Hz～100MHz，电压幅值在1kV～20kV之间，所述脉冲高压电源的频率低于100kHz。
[0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0022] 本发明组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置通过紧贴高压电极和地电极的组合介质层降低了装置放电起始电压，特别是氧化铝陶瓷的放电电压较低，采用氧化铝陶瓷镀聚四氟乙烯能够明显降低放电起始电压，从而降低了对电源激励的要求和对放电装置的损害，有利于提高装置的安全性，抑制了介质材料的发热。聚四氟乙烯和氧化铝陶瓷的发热都较低，采用这两种介质材料构成组合介质材料，能够进一步抑制介质材料的发热，有利于保持放电的稳定和精确控制等离子体中的活性粒子，并延长装置的使用寿命，使得装置更加适用于热敏感性的应用领域。提高了灭菌效率。组合介质材料中聚四氟乙烯与地电极相贴，提高了大面积等离子体的均匀性，并且改变了等离子体中活性粒子的种类和浓度，使得灭菌效率大幅度提高。
[0023] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。附图说明
[0024] 通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。
[0025] 在附图中：
[0026] 图1是根据本发明一个实施例的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置的结构示意图。
[0027] 以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。
具体实施方式
[0028] 下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0029] 需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0030] 为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
[0031] 为了更好地理解，图1是根据本发明一个实施例的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置的结构示意图，一种组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置包括，[0032] 一种组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置包括，
[0033] 高压电极101，其为平板结构，
[0034] 地电极102，其为条状结构，
[0035] 组合介质层，其包括层叠的氧化铝陶瓷层和聚四氟乙烯层104，其中，所述高压电极101紧贴氧化铝陶瓷层103，所述地电极102紧贴所述聚四氟乙烯层104，当高压电极101在高压电源的激励下时，地电极102产生沿其表面分布的放电等离子体。
[0036] 所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置的一个实施例中，所述聚四氟乙烯层104镀于所述氧化铝陶瓷层103上。
[0037] 所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置的一个实施例中，所述氧化铝陶瓷层103的厚度为0.5-3mm，聚四氟乙烯层104厚度为10-1000μm。
[0038] 所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置的一个实施例中，所述地电极102为网状结构。
[0039] 所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置的一个实施例中，所述网状结构由正三角形、正方形、正六边形或圆形排列形成。
[0040] 所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置的一个实施例中，所述聚四氟乙烯层104涂覆于氧化铝陶瓷层103上。
[0041] 所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置的一个实施例中，所述氧化铝陶瓷层103替换为玻璃层或石英层，聚四氟乙烯层104替换为聚丙乙烯层。
[0042] 所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置的一个实施例中，所述组合介质层尺寸分别大于高压电极101和地电极102的尺寸，高压电极101的尺寸小于地电极102的尺寸。
[0044] 所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置的一个实施例中，所述高压电极101连接高压电源，高压电源包括正弦高压和脉冲高压电源，所述正弦高压电源的频率为50Hz～100MHz，电压幅值在1kV～20kV之间，所述脉冲高压电源的频率低于100kHz。
[0045] 所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置的一个实施例中，高压电极101连接高压电源正极，地电极102连接高压电极101负极，加上高压电压后，在地电极102一侧会产生大面积的沿面放电等离子体。
[0046] 在一个实施例中，装置采用氧化铝陶瓷的一侧镀上聚四氟乙烯作为组合介质材料构成沿面放电等离子体源，高压电极101紧贴在氧化铝陶瓷未镀聚四氟乙烯一侧，地电极102紧贴氧化铝陶瓷镀聚四氟乙烯层的一侧。在高压电源的激励下，地电极102一侧会产生大面积的沿面放电等离子体。
[0047] 该组合介质材料降低了装置放电起始电压，抑制了介质材料的发热，提高了大面积等离子体的均匀性，并且改变了等离子体的化学特性使得灭菌效率大幅度提高，从而更加适用于生物医学、材料表面处理、环境保护等热敏感性的应用领域。
[0048] 在一个实施例中，可以采用脉冲高压电源激励，能够进一步降低介质材料的发热，提高装置的稳定性和安全性。
[0049] 在一个实施例中，在高压电极101和地电极102施加高压；当地电极102采用密度更大的网格时，能够产生更均匀的等离子体。
[0050] 在一个实施例中，所述高压电极101和地电极102由铜、铁、不锈钢或其它导电金属制成。
[0051] 在更具体的一个实施例中，所述高压电极101选用铜制成，地电极102选用不锈钢制成。
[0052] 所述组合介质材料中的氧化铝陶瓷可以换成玻璃等其它无机材料；聚四氟乙烯可以换成聚丙乙烯等其它有机材料。
[0053] 所述组合介质材料中氧化铝陶瓷板的厚度介于0.5-3mm之间，所镀聚四氟乙烯的厚度介于10-1000μm之间。在实际应用中，可以根据实际需要采用不同厚度的介质材料组合。
[0054] 在本实施例中，氧化铝陶瓷的厚度采用1mm，聚四氟乙烯的厚度采用10μm。
[0055] 在一个实施例中，所述装置能够在大气压或是低气压的环境条件下产生等离子体。
[0056] 在一个实施例中，装置包括：高压电极101、地电极102和组合介质材料。所述组合介质材料是通过在氧化铝陶瓷的一侧镀上聚四氟乙烯所构成。
[0057] 所述高压电极101和地电极102紧贴在组合介质材料的两侧，其中高压电极101采用平板结构，紧贴在氧化铝陶瓷未镀聚四氟乙烯一侧；地电极102采用条状或网状结构，紧贴在氧化铝陶瓷镀聚四氟乙烯一侧。
[0058] 本发明所述的装置采用氧化铝陶瓷镀聚四氟乙烯作为组合介质材料构成沿面放电等离子体装置。聚四氟乙烯侧与地电极102相贴，等离子体中产生的活性粒子种类多、数量大，特别是含氮活性粒子；并且诱导产生的等离子体活化水具有很强的灭菌效果。同时装置的放电电压和发热较低，提高了装置的稳定性和安全性，从而更加适用于生物医学、材料表面处理、环境保护等应用领域。
[0059] 工业实用性
[0060] 本发明所述的组合介质材料构成的沿面放电等离子体装置可以在等离子体领域制造并使用。
[0061] 以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。
[0062] 为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。
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