宽幅大气压等离子体发生器研制及石英玻璃表面处理
发布时间：2021-09-30 05:08
近年来,大气压等离子体的材料表面清洗及改性的研究受到了国内外学者及各大材料公司的广泛关注。目前应用最广泛的两类大气压等离子体发生器分别是一些依据介质阻挡的方法设计的平面放电装置,以及等离子体射流。等离子体射流的优点是能够在反应器外产生一定密度的等离子体,可以高效地进行样品处理,平面介质阻挡放电装置的优点是可以产生较大的等离子体区域,更方便于实验研究。然而,这两类装置均存在一定的缺陷,首先等离子体射流最大的问题是处理面积过小,当遇到较大样品时,通常需要采用多只射流构成阵列,或单只射流反复扫描,这样做不仅困难而且耗费大量时间;而平面介质阻挡放电装置最大的问题是待处理样品的形貌会遭到设备结构的限制,当在面对有棱角的样品时,在尖端处往往会产生电弧,导致样品损坏。本文自主设计并研制了一种新型宽幅大面积大气压等离子体发生器,可有效的规避以上两种等离子体发生器的缺陷。该装置具有以下特点:（1）装置总长度为500mm,能够产生长度为400mm稳定均匀的大气压等离子体;（2）利用气流将等离子体吹出反应器外,更方便于材料处理;（3）产生的等离子体具有良好的均匀性,整个区域内没有丝状放电或电弧放电的情况。此...
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２氦气与空气辉光放电电压对比图??１．３大气压等离子体发生器概述??
第一章绪论?宽幅大气压等离子体发生器研制及石英玻璃表面处理??式的不同，等离子体源大致可分为：电弧等离子体源、辉光放电等离子体源和??电晕等离子体源，而电弧等离子源和辉光放电等离子体源的应用最为广泛，技??术最为成熟。??１．３．１大气压电弧放电等离子体炬研究进展??电弧等离子体发生器又称等离子体喷枪，是能产生较高温度的等离子体的??放电装置，主要结构由阴、阳两极，腔体以及气供给系统三部分组成［１４］，其中??阴极的作用是发射大量电子，并向阳极方向运动，阳极不但收集电子而且产生??能够金属蒸气，同时也可以向弧柱区提供带电粒子。电弧等离子体炬因其较高??的温度和较大的能量，所以被广泛应用于切割、焊接、喷涂、等工业领域。按??电弧等离子体的形式可分为：非转移弧炬、转移弧炬和联合式等离子体弧炬，??见下图１－３。非转移弧炬中，炬的喷嘴兼作阳极；而在转移弧炬中，阳极是指被??加工工件；联合式等离子体炬，阳极为二者的结合。??艱?纖?ＵＪＬｉｋ觀??（ａ）作Ｈ移弧?（ｂ）竹移弧?（ｃ）联合式等离＋休弧??图１－３等离子体炬的形式??而常压辉光放电等离子体源则必须采用介质阻挡放电（ＤＢＤ）的方式来实??现，与电弧等离子体不同的是，在放电间隙中加入的绝缘介质，即避免了产生??电弧的情况，也限制了电流与等离子体的温度的增长，因此，此类等离子体源??被广泛应用于等离子体刻蚀、薄膜制备、表面清洗等处理工艺中，同时由于其??４??
第一章绪论?宽幅大气压等离子体发生器研制及石英玻璃表面处理??除以上几种结构之外，为了减少使用稀有气体的成本，有不少科研团队研??制出了空气射流装置［｜６＇１７］，这些装置只需要气泵持续供气即可实现，操作更为??简单，结构见下图１－５。??（ａ）?（ｂ）??介质？坏％极?ｊ状，接极＾多孔介质???ｇ｜｜ｉ?ｍ离子体射流?，一一?）??介质’?｜?ｑ?ｉ等离子体射流??电源：??（ｃ）??空心电极??气流調？?Ｉ?、??丨。?等离子体射流??电源?￣??图１－５三种空气等离子体射流装置结构??相比于其他常压等离子体源这种设备具有成本低，易操作，温度低，均匀??性好等特点。目前，大气压等离子体射流放电技术已经趋于成熟，得到了广泛??的应用，但是在等离子体射流的理论研究、诊断，以及装置改进及探寻更加广??阔的实际应用等方面，仍需投入更多的研究。??１．３．３大气压大面积等离子体发生器研究进展??虽然常压等离子体射流己经被广泛的应用在各大领域，但是由于其截面积??较小，一次能处理的样品数量少且效率较，更多的科研团队致力于研制大面积??等离子体发生器，在保障等离子体均匀性的同时，不断扩大放电区域，提高材??料处理的效率。关于大气压等离子体射流，目前主要有两种方式来增加放电区??域：??（１）增加射流源体积，扩大装置尺寸来增加放电区域［｜８］。??（２）多个射流源构成阵列ｆ１９’２（）‘２１］。??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]低电压下氮气放电的发射光谱分析[J]. 申丽华,于春侠,闫蓓,张成孝. 光谱学与光谱分析. 2015(03)
[2]内电极直径对大气压氩等离子体射流放电特性的影响[J]. 刘建峰,方志,周耀东. 高电压技术. 2014(04)
[3]微波脉冲氮气等离子体发射光谱测量[J]. 邱风,闫二艳,孟凡宝,刘明海,马弘舸. 强激光与粒子束. 2014(02)
[4]大气压等离子体针产生空气均匀放电特性研究[J]. 李雪辰,袁宁,贾鹏英,常媛媛,嵇亚飞. 物理学报. 2011(12)
[5]常压氩/氮射频容性放电冷等离子体的发射光谱诊断[J]. 李寿哲,武启,徐茂春,李宏,王永兴. 光谱学与光谱分析. 2011(11)
[6]空气中低温等离子体生成电源的研究[J]. 刘海鹏,易波. 中国科技信息. 2010(18)
[7]介质阻挡放电等离子体射流装置的实验研究[J]. 马跃,张冠军,许桂敏,李娅西,李倩. 高压电器. 2010(07)
[8]细长金属管内产生的直流辉光等离子体发射光谱诊断[J]. 尹利勇,温小琼,王德真. 光谱学与光谱分析. 2008(12)
[9]发射光谱研究氩气/空气混合气体介质阻挡放电能量传递过程[J]. 董丽芳,齐玉妍,赵增超,李永辉,李雪辰. 光谱学与光谱分析. 2008(11)
[10]接触角测量技术的应用[J]. 丁晓峰,陈沛智,管蓉. 分析试验室. 2008(S1)
博士论文
[1]小尺寸高功率密度等离子体放电与材料处理[D]. 刘汉兴.中国科学技术大学 2019
[2]大气压低温微等离子体射流（≤10μm）产生及参数诊断[D]. 苟建民.华中科技大学 2018
[3]大气压常温等离子体射流用于慢性牙周炎治疗的实验研究[D]. 石琦.华中科技大学 2016
[4]等离子喷涂射流特性及熔滴铺展凝固行为研究[D]. 张勇.西南石油大学 2015
[5]材料表面处理高频高压低温等离子体放电电源技术的研究[D]. 刘勇.浙江大学 2006
[6]DBD型臭氧发生器负载特性及高频放电电源的研究[D]. 黄玉水.浙江大学 2005
硕士论文
[1]大气压等离子体微射流及其阵列的放电特性研究[D]. 郭飞.中国科学技术大学 2019
[2]大气压介质阻挡放电灭菌实验及机理研究[D]. 李檀.山东大学 2019
[3]大气压等离子体在纺织材料处理方面的研究[D]. 冯诚.苏州大学 2019
[4]大气压等离子体射流光学诊断及其阵列相互作用研究[D]. 赵勇.福建农林大学 2019
[5]低温大气等离子体炬的特性研究[D]. 聂聪.电子科技大学 2019
[6]阵列型大气压冷等离子体射流均匀性控制及特性实验研究[D]. 牛俊博.哈尔滨工业大学 2018
[7]螺旋波等离子体活性气体放电特性研究[D]. 季佩宇.苏州大学 2018
[8]大气压等离子体放电效应研究[D]. 尹虎.电子科技大学 2017
[9]螺旋波等离子体的放电特性及类金刚石薄膜的制备研究[D]. 於俊.苏州大学 2017
[10]大气压等离子体阵列及其机理研究[D]. 杨东瑾.苏州大学 2016
本文编号：3415188
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２氦气与空气辉光放电电压对比图??１．３大气压等离子体发生器概述??
第一章绪论?宽幅大气压等离子体发生器研制及石英玻璃表面处理??式的不同，等离子体源大致可分为：电弧等离子体源、辉光放电等离子体源和??电晕等离子体源，而电弧等离子源和辉光放电等离子体源的应用最为广泛，技??术最为成熟。??１．３．１大气压电弧放电等离子体炬研究进展??电弧等离子体发生器又称等离子体喷枪，是能产生较高温度的等离子体的??放电装置，主要结构由阴、阳两极，腔体以及气供给系统三部分组成［１４］，其中??阴极的作用是发射大量电子，并向阳极方向运动，阳极不但收集电子而且产生??能够金属蒸气，同时也可以向弧柱区提供带电粒子。电弧等离子体炬因其较高??的温度和较大的能量，所以被广泛应用于切割、焊接、喷涂、等工业领域。按??电弧等离子体的形式可分为：非转移弧炬、转移弧炬和联合式等离子体弧炬，??见下图１－３。非转移弧炬中，炬的喷嘴兼作阳极；而在转移弧炬中，阳极是指被??加工工件；联合式等离子体炬，阳极为二者的结合。??艱?纖?ＵＪＬｉｋ觀??（ａ）作Ｈ移弧?（ｂ）竹移弧?（ｃ）联合式等离＋休弧??图１－３等离子体炬的形式??而常压辉光放电等离子体源则必须采用介质阻挡放电（ＤＢＤ）的方式来实??现，与电弧等离子体不同的是，在放电间隙中加入的绝缘介质，即避免了产生??电弧的情况，也限制了电流与等离子体的温度的增长，因此，此类等离子体源??被广泛应用于等离子体刻蚀、薄膜制备、表面清洗等处理工艺中，同时由于其??４??
第一章绪论?宽幅大气压等离子体发生器研制及石英玻璃表面处理??除以上几种结构之外，为了减少使用稀有气体的成本，有不少科研团队研??制出了空气射流装置［｜６＇１７］，这些装置只需要气泵持续供气即可实现，操作更为??简单，结构见下图１－５。??（ａ）?（ｂ）??介质？坏％极?ｊ状，接极＾多孔介质???ｇ｜｜ｉ?ｍ离子体射流?，一一?）??介质’?｜?ｑ?ｉ等离子体射流??电源：??（ｃ）??空心电极??气流調？?Ｉ?、??丨。?等离子体射流??电源?￣??图１－５三种空气等离子体射流装置结构??相比于其他常压等离子体源这种设备具有成本低，易操作，温度低，均匀??性好等特点。目前，大气压等离子体射流放电技术已经趋于成熟，得到了广泛??的应用，但是在等离子体射流的理论研究、诊断，以及装置改进及探寻更加广??阔的实际应用等方面，仍需投入更多的研究。??１．３．３大气压大面积等离子体发生器研究进展??虽然常压等离子体射流己经被广泛的应用在各大领域，但是由于其截面积??较小，一次能处理的样品数量少且效率较，更多的科研团队致力于研制大面积??等离子体发生器，在保障等离子体均匀性的同时，不断扩大放电区域，提高材??料处理的效率。关于大气压等离子体射流，目前主要有两种方式来增加放电区??域：??（１）增加射流源体积，扩大装置尺寸来增加放电区域［｜８］。??（２）多个射流源构成阵列ｆ１９’２（）‘２１］。??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]低电压下氮气放电的发射光谱分析[J]. 申丽华,于春侠,闫蓓,张成孝. 光谱学与光谱分析. 2015(03)
[2]内电极直径对大气压氩等离子体射流放电特性的影响[J]. 刘建峰,方志,周耀东. 高电压技术. 2014(04)
[3]微波脉冲氮气等离子体发射光谱测量[J]. 邱风,闫二艳,孟凡宝,刘明海,马弘舸. 强激光与粒子束. 2014(02)
[4]大气压等离子体针产生空气均匀放电特性研究[J]. 李雪辰,袁宁,贾鹏英,常媛媛,嵇亚飞. 物理学报. 2011(12)
[5]常压氩/氮射频容性放电冷等离子体的发射光谱诊断[J]. 李寿哲,武启,徐茂春,李宏,王永兴. 光谱学与光谱分析. 2011(11)
[6]空气中低温等离子体生成电源的研究[J]. 刘海鹏,易波. 中国科技信息. 2010(18)
[7]介质阻挡放电等离子体射流装置的实验研究[J]. 马跃,张冠军,许桂敏,李娅西,李倩. 高压电器. 2010(07)
[8]细长金属管内产生的直流辉光等离子体发射光谱诊断[J]. 尹利勇,温小琼,王德真. 光谱学与光谱分析. 2008(12)
[9]发射光谱研究氩气/空气混合气体介质阻挡放电能量传递过程[J]. 董丽芳,齐玉妍,赵增超,李永辉,李雪辰. 光谱学与光谱分析. 2008(11)
[10]接触角测量技术的应用[J]. 丁晓峰,陈沛智,管蓉. 分析试验室. 2008(S1)
博士论文
[1]小尺寸高功率密度等离子体放电与材料处理[D]. 刘汉兴.中国科学技术大学 2019
[2]大气压低温微等离子体射流（≤10μm）产生及参数诊断[D]. 苟建民.华中科技大学 2018
[3]大气压常温等离子体射流用于慢性牙周炎治疗的实验研究[D]. 石琦.华中科技大学 2016
[4]等离子喷涂射流特性及熔滴铺展凝固行为研究[D]. 张勇.西南石油大学 2015
[5]材料表面处理高频高压低温等离子体放电电源技术的研究[D]. 刘勇.浙江大学 2006
[6]DBD型臭氧发生器负载特性及高频放电电源的研究[D]. 黄玉水.浙江大学 2005
硕士论文
[1]大气压等离子体微射流及其阵列的放电特性研究[D]. 郭飞.中国科学技术大学 2019
[2]大气压介质阻挡放电灭菌实验及机理研究[D]. 李檀.山东大学 2019
[3]大气压等离子体在纺织材料处理方面的研究[D]. 冯诚.苏州大学 2019
[4]大气压等离子体射流光学诊断及其阵列相互作用研究[D]. 赵勇.福建农林大学 2019
[5]低温大气等离子体炬的特性研究[D]. 聂聪.电子科技大学 2019
[6]阵列型大气压冷等离子体射流均匀性控制及特性实验研究[D]. 牛俊博.哈尔滨工业大学 2018
[7]螺旋波等离子体活性气体放电特性研究[D]. 季佩宇.苏州大学 2018
[8]大气压等离子体放电效应研究[D]. 尹虎.电子科技大学 2017
[9]螺旋波等离子体的放电特性及类金刚石薄膜的制备研究[D]. 於俊.苏州大学 2017
[10]大气压等离子体阵列及其机理研究[D]. 杨东瑾.苏州大学 2016
本文编号：3415188
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