CN113993263B - 大气压等离子体发生器、制备方法及等离子体产生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种大气压等离子体发生器、制备方法及等离子体产生装置，设置为管状的多孔介质管微针，所述多孔介质管微针包括设置在轴线位置处的金属丝电极通道和以轴线为中心圆周均布的多个微针进气通道，所述金属丝电极通道中内嵌有熔融金属极细丝电极；本发明通过熔融金属注入多孔介质管后，利用激光加热拉制的方法制备大气压等离子体发生器，具有制备方法简单、等离子体激发电压低等优点；且等离子体发生器中熔融金属极细丝电极与工作气体分开，避免了电极对工作气体的影响，同时可避免等离子体对电极的轰击和烧蚀作用，因此极大提高了等离子体放电的稳定性并可提高电极使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及低温等离子体技术领域，具体涉及一种大气压等离子体发生器、制备方法及等离子体产生装置。
背景技术
大气压低温等离子体是一种电子能量较高而离子能量较低且温度在室温至几百摄氏度之间的常压低温等离子体。因其具有温度低、活性粒子种类多、数量大、活性强，且无需复杂的真空系统等优势，在材料表面加工以及生物医学领域具有广阔的应用前景。通过控制大气压低温等离子体束斑直径尺寸，可以获得直径在几十微米甚至纳米量级的大气压极细等离子体，从而可以在材料表面图案化加工时，摆脱对掩模版的限制，实现直写微纳加工。此外，在大气压低温等离子体的一些特殊应用场合，如单量子点改性、单细胞靶向处理等，同样需要束斑直径在微米甚至纳米量级的大气压极细等离子体。然而，制备稳定放电的大气压等离子体发生器是目前大气压低温等离子体领域的一大难题。
现有方法主要是通过加热拉制玻璃管，获得出口直径为几微米的毛细玻璃管，通过插入金属丝电极并通入工作气体产生大气压极细等离子体。但是该方法放电不稳定且激发电压高，容易击穿或烧蚀毛细玻璃管尖端。金属丝电极直接插入进气通道，也会对工作气流产生影响，从而极大影响等离子体放电稳定性。此外，很难确保金属丝电极处于毛细玻璃管中心线处，且金属丝电极直接裸露在等离子体放电区域也会对丝电极寿命产生影响。除了加热拉制玻璃管方法外，基于硅片的深硅刻蚀法也是大气压极细等离子体产生的常用方法。通过在硅片上通过深硅刻蚀工艺刻蚀出所需微孔后，再将硅片和玻璃管通过胶水连接，从而可以使玻璃管中产生的等离子体通过硅片上的微孔喷出，产生大气压极细等离子体。但是，该方法不仅需要昂贵的加工设备，而且加工周期长、成本高。此外，硅片和玻璃管粘接处较难处理，会对等离子体喷出和稳定性有很大影响。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。
发明内容
为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种大气压等离子体发生器，设置为管状的多孔介质管微针，所述多孔介质管微针包括设置在轴线位置处的金属丝电极通道和以轴线为中心圆周均布的多个微针进气通道，所述金属丝电极通道中内嵌有熔融金属极细丝电极。
较佳的，一种所述大气压等离子体发生器的制备方法，包括步骤：
S1，在多孔介质管的中心通道内注入熔融金属并冷却；
S2，通过激光对所述多孔介质管中部加热，同时对所述多孔介质管的两端施加轴向拉力；
S3，所述多孔介质管连同所述熔融金属从加热处产生颈缩拉断，形成两段内嵌有所述熔融金属极细丝电极的多孔介质管微针；两所述多孔介质管微针均为所述大气压等离子体发生器，内设置有所述熔融金属的所述中心通道形成所述金属丝电极通道。
较佳的，所述多孔介质管包括设置在轴线位置处的所述中心通道和以轴线为中心圆周均布的多个进气通道，颈缩拉断后的所述进气通道形成所述微针进气通道。
较佳的，所述熔融金属的熔点比所述多孔介质管的熔点低。
较佳的，所述熔融金属为金或银或铂。
较佳的，一种大气压极细等离子体产生装置，包括所述大气压等离子体发生器、功率源和气源，所述功率源与所述熔融金属极细丝电极相连接，所述气源与所述微针进气通道连接，所述气源中的工作气体通过所述微针进气通道流入，并在所述多孔介质管微针的尖端形成微气流，所述熔融金属极细丝电极尖端产生大气压极细等离子体射流。
较佳的，所述微针进气通道设置为2个，且分别对称布置在所述金属丝电极通道两侧。
与现有技术比较本发明的有益效果在于：1，本发明通过熔融金属注入多孔介质管后，利用激光加热拉制的方法制备大气压等离子体发生器，具有制备方法简单、等离子体激发电压低等优点；且等离子体发生器中熔融金属极细丝电极与工作气体分开，避免了电极对工作气体的影响，同时可避免等离子体对电极的轰击和烧蚀作用，因此极大提高了等离子体放电的稳定性并可提高电极使用寿命；2，本发明的微针进气通道均布设计在金属丝电极通道周围，可在提供工作气体的同时降低了周围空气对产生的大气压极细等离子体的影响，且可通过合理设计微针进气通道数量和位置来调节微气流的状态，从而实现对等离子体特性的调控。
附图说明
图1为所述大气压等离子体发生器的制备方法的流程示意图；
图2为所述多孔介质管的结构视图；
图3为所述多孔介质管的结构剖视图；
图4为完成步骤S1后所述多孔介质管的结构视图；
图5为完成步骤S1后所述多孔介质管的结构剖视图；
图6为所述大气压等离子体发生器的结构视图；
图7为所述大气压等离子体发生器的结构剖视图；
图8为大气压极细等离子体产生装置的结构视图。
图中数字表示：
1-多孔介质管；2-熔融金属；3-多孔介质管微针；4-熔融金属极细丝电极；5-大气压极细等离子体射流；6-微气流；7-功率源；8-气源；101-中心通道；102-进气通道；301-金属丝电极通道；302-微针进气通道。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
实施例一
如图1至图7所示，图1为所述大气压等离子体发生器的制备方法的流程示意图；图2为所述多孔介质管的结构视图；图3为所述多孔介质管的结构剖视图；图4为完成步骤S1后所述多孔介质管的结构视图；图5为完成步骤S1后所述多孔介质管的结构剖视图；图6为所述大气压等离子体发生器的结构视图；图7为所述大气压等离子体发生器的结构剖视图。
本发明所述大气压等离子体发生器设置为管状的多孔介质管微针3，所述多孔介质管微针3包括设置在轴线位置处的金属丝电极通道301和以轴线为中心圆周均布的多个微针进气通道302，所述金属丝电极通道301中内嵌有熔融金属极细丝电极4。
本发明所述大气压等离子体发生器的制备方法，包括步骤：
S1，在多孔介质管1的中心通道101内注入熔融金属2并冷却；
S2，通过激光对所述多孔介质管1中部加热，同时对所述多孔介质管1的两端施加轴向拉力，根据大气压极细等离子体束斑直径加工需求，确定激光功率和加热时间以及所述多孔介质管1两端拉力值；
S3，所述多孔介质管1连同所述熔融金属2从中心处产生颈缩拉断，形成两段内嵌有所述熔融金属极细丝电极4的多孔介质管微针3；两所述多孔介质管微针3均为所述大气压等离子体发生器，内设置有所述熔融金属2的所述中心通道101形成所述金属丝电极通道301。
所述多孔介质管1包括设置在轴线位置处的所述中心通道101和以轴线为中心圆周均布的多个进气通道102，颈缩拉断后的所述进气通道102形成所述微针进气通道302。
具体的，所述熔融金属2的熔点比所述多孔介质管1的熔点低。
较佳的，所述熔融金属2可为金、银或铂。
本发明通过熔融金属注入多孔介质管后，利用激光加热拉制的方法制备大气压等离子体发生器，具有制备方法简单、等离子体激发电压低等优点；且等离子体发生器中熔融金属极细丝电极与工作气体分开，避免了电极对工作气体的影响，同时可避免等离子体对电极的轰击和烧蚀作用，因此极大提高了等离子体放电的稳定性并可提高电极使用寿命。
实施例二
如图8所示，图8为大气压极细等离子体产生装置的结构视图；本发明所述大气压极细等离子体产生装置包括所述大气压等离子体发生器、功率源7和气源8，所述功率源7与所述熔融金属极细丝电极4相连接，所述气源8与所述微针进气通道302连接，所述气源8中的工作气体通过所述微针进气通道302流入，并在所述多孔介质管微针3的尖端形成微气流6。
具体的，所述微气流6既可以为等离子体产生提供工作气体，又可以作为屏蔽气体保护产生的等离子体免受周围空气影响。
接通所述功率源7并通入工作气体，可在所述熔融金属极细丝电极4尖端产生大气压极细等离子体射流5。
在本实施例中，所述微针进气通道302的数量设计2个，且分别对称布置在所述金属丝电极通道301两侧。
在其他实施例里，可以通过增减所述微针进气通道302的数量和布置形式，从而制备具有不同结构形式的大气压等离子体发生器。
本发明的微针进气通道均布设计在金属丝电极通道周围，可在提供工作气体的同时降低了周围空气对产生的大气压极细等离子体的影响，且可通过合理设计微针进气通道数量和位置来调节微气流的状态，从而实现对等离子体特性的调控。
本发明可通过调节激光拉制参数，如激光功率、加热时间和施加拉力等，可拉制出具有不同尖端直径(几纳米至几百微米)的大气压等离子体发生器，从而可在大气压环境中产生具有不同束斑直径的极细等离子体，因此该制备方法灵活，可根据实际加工需求灵活选择相关参数，大大增加了大气压低温等离子体的应用范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种大气压等离子体发生器，其特征在于，设置为管状的多孔介质管微针，所述多孔介质管微针包括设置在轴线位置处的金属丝电极通道和以轴线为中心圆周均布的多个微针进气通道，所述金属丝电极通道中内嵌有熔融金属极细丝电极；
所述的大气压等离子体发生器的制备方法，包括步骤：
S1，在多孔介质管的中心通道内注入熔融金属并冷却；
S2，通过激光对所述多孔介质管中部加热，同时对所述多孔介质管的两端施加轴向拉力；
S3，所述多孔介质管连同所述熔融金属从加热处产生颈缩拉断，形成两段内嵌有所述熔融金属极细丝电极的多孔介质管微针；两所述多孔介质管微针均为所述大气压等离子体发生器，内设置有所述熔融金属的所述中心通道形成所述金属丝电极通道。
2.如权利要求1所述的一种大气压等离子体发生器，其特征在于，所述多孔介质管包括设置在轴线位置处的所述中心通道和以轴线为中心圆周均布的多个进气通道，颈缩拉断后的所述进气通道形成所述微针进气通道。
3.如权利要求1所述的一种大气压等离子体发生器，其特征在于，所述熔融金属的熔点比所述多孔介质管的熔点低。
4.如权利要求1所述的一种大气压等离子体发生器，其特征在于，所述熔融金属为金或银或铂。
5.一种大气压极细等离子体产生装置，其特征在于，包括如权利要求1所述的大气压等离子体发生器、功率源和气源，所述功率源与所述熔融金属极细丝电极相连接，所述气源与所述微针进气通道连接，所述气源中的工作气体通过所述微针进气通道流入，并在所述多孔介质管微针的尖端形成微气流，所述熔融金属极细丝电极尖端产生大气压极细等离子体射流。
6.如权利要求5所述的大气压极细等离子体产生装置，其特征在于，所述微针进气通道设置为2个，且分别对称布置在所述金属丝电极通道两侧。
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116807061A (zh) * | 2022-03-22 | 2023-09-29 | 深圳市合元科技有限公司 | 气雾生成装置 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6417625B1 (en) * | 2000-08-04 | 2002-07-09 | General Atomics | Apparatus and method for forming a high pressure plasma discharge column |
| CN103260329A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-08-21 | 华中科技大学 | 一种带悬浮电极的等离子体射流装置 |
| CN103298234A (zh) * | 2013-06-21 | 2013-09-11 | 东南大学 | 一种低温等离子体射流产生装置 |
| CN104025719A (zh) * | 2011-11-09 | 2014-09-03 | 道康宁法国公司 | 基材的等离子体处理 |
| CN105338723A (zh) * | 2015-10-09 | 2016-02-17 | 苏州大学 | 一种高压高频源驱动的dbd等离子体放电装置 |
| CN205249593U (zh) * | 2015-12-31 | 2016-05-18 | 浙江大维高新技术股份有限公司 | 蜂窝结构低温等离子体发生装置 |
| CN106132055A (zh) * | 2016-08-10 | 2016-11-16 | 珠海格力电器股份有限公司 | 空气净化器及其等离子体发生装置 |
| CN106961778A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-07-18 | 罗璐 | 低温等离子发生装置及其制作方法及反应器 |
| CN109743831A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-05-10 | 赣南师范大学 | 一种窄间隙等离子体放电装置及方法 |
| CN112189381A (zh) * | 2018-05-25 | 2021-01-05 | 株式会社未来 | 产生离子和臭氧中的至少任一者的装置 |
Family Cites Families (1)
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6417625B1 (en) * | 2000-08-04 | 2002-07-09 | General Atomics | Apparatus and method for forming a high pressure plasma discharge column |
| CN104025719A (zh) * | 2011-11-09 | 2014-09-03 | 道康宁法国公司 | 基材的等离子体处理 |
| CN103260329A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-08-21 | 华中科技大学 | 一种带悬浮电极的等离子体射流装置 |
| CN103298234A (zh) * | 2013-06-21 | 2013-09-11 | 东南大学 | 一种低温等离子体射流产生装置 |
| CN105338723A (zh) * | 2015-10-09 | 2016-02-17 | 苏州大学 | 一种高压高频源驱动的dbd等离子体放电装置 |
| CN205249593U (zh) * | 2015-12-31 | 2016-05-18 | 浙江大维高新技术股份有限公司 | 蜂窝结构低温等离子体发生装置 |
| CN106132055A (zh) * | 2016-08-10 | 2016-11-16 | 珠海格力电器股份有限公司 | 空气净化器及其等离子体发生装置 |
| CN106961778A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-07-18 | 罗璐 | 低温等离子发生装置及其制作方法及反应器 |
| CN112189381A (zh) * | 2018-05-25 | 2021-01-05 | 株式会社未来 | 产生离子和臭氧中的至少任一者的装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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