專利名稱：常壓射頻圓筒形內射冷等離子體發生器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種等離子體發生器，尤指常壓下在圓筒內孔的射頻放電，該放電等離子體經圓筒筒壁的多個小孔集中向筒內軸心噴射。
背景技術：
等離子體技術是在近年才迅速發展起來的，并已得到廣泛的應用，例如可用于(1)微電子工業硅片清洗，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原位消毒。(4)用于醫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)紡織企業衣料改性。(9)材料表面的改性。(10)刻蝕金屬、半導體和電介質材料等。
在空氣中，要使氣體擊穿電離產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生等離子體，電弧放電時氣體溫度將高達3000℃以上，產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生等離子體，但電暈放電難以產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，一般只是用來產生臭氧作消毒用。現有的等離子體技術要使氣體在非高壓下擊穿產生等離子體，并維持穩定大面積非熱放電，只能在真空室中進行，從而限制了它的應用。
實用新型內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內射冷等離子體發生器，能在大氣壓下穩定工作并能向圓筒內噴出冷等離子體束流，該冷等離子體發生器為等離子體技術在清洗、殺菌、消毒，特別為醫療導管外部表面的快速干法殺菌和消毒的應用開辟了道路。
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內射冷等離子體發生器，包括一兩端開口的圓筒形外殼，其特征在于于該外殼內設有與外殼同心的中空圓筒形射頻電極和地電極，在該外殼和該射頻電極之間形成一進氣圓筒形通道，該進氣通道通過進氣導管與供氣源連接，該圓筒形射頻電極通過電纜與射頻電源連接，該圓筒形地電極與地連接，于該地電極圓筒的筒壁上和該射頻電極圓筒的筒壁上分別設有多個小孔噴口，該地電極和該射頻電極的兩個端部之間分別設有絕緣體絕緣，在地電極與射頻電極之間設有圓筒形縫隙，在該縫隙中形成放電區間產生冷等離子體，該冷等離子體經過地電極圓筒筒壁的多個小孔噴口集中向筒內噴出，后經外殼開口流出，放電是在常壓下進行的。
所述的一種新型常壓射頻圓筒形內射冷等離子體發生器，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，并且是由射頻低電壓擊穿氣體，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內射冷等離子體發生器，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個小孔噴口，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內射冷等離子體發生器，其特征在于該射頻放電是在地電極圓筒和射頻電極圓筒之間的空隙中進行的，在該射頻放電區間形成冷等離子體，該冷等離子體經過地電極圓筒多個小孔噴口向圓筒內腔噴出。
所述的一種新型的常壓射頻圓筒形內射冷等離子體發生器，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內射冷等離子體發生器，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內射冷等離子體發生器，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內射冷等離子體發生器，其特征在于該外殼由絕緣材料制成。
本實用新型的一種新型的常壓射頻圓筒形內射冷等離子體發生器能在大氣壓下穩定工作，其優點是1，采用射頻電源在常壓下形成均勻穩定的冷等離子體放電。2，冷等離子體通過金屬圓筒筒壁的多數小孔向筒內對稱噴射出冷等離子體。3，當一導管或一物體尺度小于內射冷等離子體發生器的開口內經的外表面需要消毒、滅菌或進行表面改性時，可使其穿過常壓射頻圓筒形內射冷等離子體發生器的內孔放電空間對其外表面進行必要的消毒，滅菌或進行表面改性處理。4，其噴出的等離子體束流溫度通常小于200攝氏度，因而一般不會對敏感器件表面造成燒蝕，而在噴出的束流中幾乎不含有離子成份。5，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氣體和液體成份。6，直接可以采用13.56MHz或27.12MHz的射頻電源來激發放電，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內射冷等離子體發生器可噴出含有大量亞穩態活性成份的冷等離子體束流，由于是在大氣壓下，因此該束流幾乎不含有離子成份。本發明的主要用途是通過圓筒壁四周向軸心內噴出的含有大量活性成份的冷等離子體束流，可用于快速清洗導管外壁有有機物質所帶來的污染，和生物病毒或細菌所造成的污染，例如，用氧氣作為反應氣體時，其活性氧能很快與有機和生物體反應形成二氧化炭和水，由于束流溫度較低，所以用它對被污染導管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氣體，可用于對器壁表面進行改性。
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密度和避免電極之間的拉弧現象。
圖1為本實用新型的側面結構剖視示意圖；圖2為本實用新型的正面結構剖視示意圖。
首先，請參閱圖1和圖2，本發明的常壓圓筒形外射冷等離子體發生器，包括射頻電源101、供氣源102，發生器外殼由絕緣材料104和絕緣材料103構成，于該外殼內設有圓筒形射頻電極112和圓筒形地電極111，該射頻電極112與外殼絕緣材料103之間形成一進氣圓筒形通道105，該進氣通道105通過進氣導管107并通過減壓控制閥門106與供氣源102連通。該射頻電極通過射頻電纜109與射頻電源101連接，該地電極圓筒111接地，該圓筒形地電極筒壁上設有多個小孔噴口113，該射頻電極圓筒112的筒壁上設有多個小孔噴口114，該地電極111和該射頻電極112的兩個端部分別被絕緣體104和絕緣體103絕緣，在地電極111與射頻電極112之間設有圓筒形縫隙108，在該縫隙108中形成放電區間產生冷等離子體，該冷等離子體經過地電極圓筒筒壁的多個小孔噴口113向筒內軸心110噴出，后經外殼開口115流出，放電是在常壓下進行的。
被引入到進氣通道105中的氣體經過射頻電極112的多個小孔114流入到射頻放電區間108，經射頻擊穿后形成等離子體，該等離子體通過地電極111筒壁的多個小孔噴口113向內噴出，多個小孔等離子體束流集中噴向地電極圓筒內部軸心110處，后經外殼開口115流出，該地電極圓筒111的內徑可以根據用戶需要設計。該地電極111以及該射頻電極圓筒112可由金屬材料，如不銹鋼，鋁，銅等加工制成，絕緣體104和103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，可根據不同的需要，混合加入少量的反應氣體或液體成份，如氧氣，氮氣，炭氟四，水等，所占總氣體量的比例為5％以內。氣體在放電區間被電離形成等離子體，通過地電極圓筒的多個小孔噴口向內軸心處噴出帶有大量活性原子和分子的冷等離子體束流。根據需要調節放電時的功率和進氣量來控制圓筒內腔中的活性物質濃度。
權利要求1.一種新型的圓筒形內射冷等離子體發生器，包括兩端開口的圓筒形狀的外殼、兩端開口的圓筒形的射頻電極、兩端開口的圓筒形的地電極、射頻電源、供氣源，其特征在于該圓筒外殼由絕緣材料制成，其內包覆有一同心的中空圓筒形射頻電極和地電極，在該外殼和該射頻電極之間形成一進氣圓筒形通道，該進氣通道通過進氣導管與供氣源連接，該圓筒形射頻電極通過電纜與射頻電源連接，該圓筒形地電極與地連接，于該地電極圓筒的筒壁上和該射頻電極圓筒的筒壁上分別設有多孔噴口，該地電極和該射頻電極的兩個端部分別設有絕緣體，在地電極與射頻電極之間設有圓筒形縫隙，在該縫隙中形成放電區間產生冷等離子體，該冷等離子體經過地電極圓筒筒壁的多個小孔噴口向筒內噴出，后經外殼兩端的開口流出，放電是在常壓下進行的。
2.如權利要求1所述的一種新型的常壓射頻圓筒形內射冷等離子體發生器，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.如權利要求1所述的一種新型的常壓射頻圓筒形內射冷等離子體發生器，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小噴口，每個小噴口的直徑范圍為0.5-1.5毫米。
4.如權利要求1所述的一種新型的常壓射頻圓筒形內射冷等離子體發生器，其特征在于該射頻放電是在地電極圓筒與射頻電極圓筒之間的空隙中進行的，氣體被擊穿后形成冷等離子體經過地電極圓筒多個小孔集中向筒內軸心噴出。
5.如權利要求1所述的一種新型的常壓射頻圓筒形內射冷等離子體發生器，其特征在于該射頻放電是在常壓下進行的。
6.如權利要求1所述的一種新型的常壓射頻圓筒形內射冷等離子體發生器，其特征在于該供氣源所供氣體是氬氣或氦氣。
7.如權利要求1所述的一種新型的常壓射頻圓筒形內射冷等離子體發生器，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氣體或液體的混合氣體。
8.如權利要求1所述的一種新型的常壓射頻圓筒形內射冷等離子體發生器，其特征在于該外殼由絕緣體制成。
專利摘要一種新型的圓筒形內射冷等離子體發生器，包括一兩端開口的圓筒形外殼，其特征在于于該外殼內設有與該外殼同心的中空圓筒形射頻電極和中空圓筒形地電極，在該外殼和該射頻電極之間形成一進氣圓筒形通道，該進氣通道通過進氣導管與供氣源連接，該圓筒形射頻電極通過電纜與射頻電源連接，該圓筒形地電極與地連接，于該地電極圓筒的筒壁上和該射頻電極圓筒的筒壁上分別設有多個小孔噴口，該地電極和該射頻電極的兩個端部分別設有絕緣體，在地電極與射頻電極之間設有圓筒形縫隙，在該縫隙中形成放電區間產生冷等離子體，該冷等離子體經過地電極圓筒筒壁的多個小孔噴口向筒內噴出，后經外殼開口向外流出，放電是在常壓下進行的。本實用新型能在大氣壓下產生低溫、大面積、由射頻低電壓擊穿電離的，穩定放電的冷等離子體束流，從而為等離子體技術在物體外表面清洗、殺菌、消毒和表面改性，特別是為醫療導管外部的殺菌和消毒應用開辟了道路。
文檔編號H05H1/26GK2604847SQ0320479
公開日2004年2月25日 申請日期2003年2月26日 優先權日2003年2月26日
發明者王守國 申請人:王守國