基于平行平板传输线的微波大气压等离子源

摘要

本发明提供了一种基于平行平板传输线的微波大气压等离子源，包括：两块平行设置的介质板和位于所述两块介质板之间的间隙调节垫片，所述介质板的两侧各突出地形成有一个相对所述介质板的轴线倾斜设置的进气部，两个所述介质板的对应的进气部之间形成进气口，两个所述介质板相对的一侧沿所述轴线形成有馈电铜带，两个所述介质板之间还设置有石英片，所述石英片位于所述微波大气压等离子源的出口端。本发明借助平行平板传输线，构成了一种微波大气压介质阻挡放电装置，该装置体积小，质量轻，工作频带宽，放电间隙可调，激发等离子体温度低，制造工艺简单，便携度。

权利要求

1.一种基于平行平板传输线的微波大气压等离子源，其特征在于，包括：两块平行设置的介质板（1）和位于两块介质板（1）之间的间隙调节垫片（2），所述介质板（1）的两侧各突出地形成有一个相对所述介质板（1）的轴线倾斜设置的进气部（3），两个所述介质板（1）的对应的进气部（3）之间形成进气口（4），两个所述介质板（1）相对的一侧沿所述轴线形成有馈电铜带（8），两个所述介质板（1）之间还设置有石英片（5），所述石英片（5）位于所述微波大气压等离子源的出口端，所述介质板（1）为表面覆铜的FR4板，所述微波大气压等离子源能够在商用频段2.45GHz和5.8GHz频率下激发。

2.根据权利要求1所述的基于平行平板传输线的微波大气压等离子源，其特征在于，所述馈电铜带（8）包括矩形部（6）和与所述矩形部（6）连接的梯形部（7）。

3.根据权利要求2所述的基于平行平板传输线的微波大气压等离子源，其特征在于，所述矩形部（6）的宽度为8mm，所述梯形部（7）的远离所述梯形部（7）的一端的宽度为15mm。

4.根据权利要求3所述的基于平行平板传输线的微波大气压等离子源，其特征在于，所述矩形部（6）的长度为45mm，所述梯形部（7）沿所述轴线方向上的延伸长度为10mm。

5.根据权利要求3所述的基于平行平板传输线的微波大气压等离子源，其特征在于，所述进气部（3）的外形为平行四边形。

说明书

基于平行平板传输线的微波大气压等离子源

技术领域

[0001] 本发明涉及等离子技术领域，特别涉及一种基于平行平板传输线的微波大气压等离子源。

背景技术

[0002] 低温等离子体源在灭菌、材料加工制造、伤口愈合、新光源等领域有广泛的应用。微波诱导大气压等离子体源(M‑APP)具有能量效率高、电离度高、粒子活性高、寿命长、易于控制等优点，因此微波等离子体源具有广阔的应用前景。介质阻挡放电(DBD)因其避免了放电极的直接接触，使电子不能达到电极，保护电子被湮灭，提高等离子体放电均匀性，而被广泛应用在等离子装置设计中。目前大部分DBD装置采用直流、交流和射频方式激发，很少有基于微波的介质阻挡放电装置。现有技术中的等离子源体积和质量较大，工作频带不够宽，放电间隙不方便调节，激发等离子体的温度较高，制造工艺也较为复杂。

发明内容

[0003] 本发明提供了一种基于平行平板传输线的微波大气压等离子源，以解决至少一个上述技术问题。

[0004] 为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种基于平行平板传输线的微波大气压等离子源，包括：两块平行设置的介质板和位于所述两块介质板之间的间隙调节垫片，所述介质板的两侧各突出地形成有一个相对所述介质板的轴线倾斜设置的进气部，两个所述介质板的对应的进气部之间形成进气口，两个所述介质板相对的一侧沿所述轴线形成有馈电铜带，两个所述介质板之间还设置有石英片，所述石英片位于所述微波大气压等离子源的出口端。

[0005] 优选地，所述馈电铜带包括矩形部和与所述矩形部连接的梯形部。

[0006] 优选地，所述矩形部的宽度为8mm，所述梯形部的远离所述梯形部的一端的宽度为15mm。

[0007] 优选地，所述矩形部的长度为45mm，所述梯形部沿所述轴线方向上的延伸长度为10mm。

[0008] 优选地，所述进气部的外形为平行四边形。

[0009] 在上述技术方案中，本发明借助平行平板传输线，构成了一种微波大气压介质阻挡放电装置，该装置体积小，质量轻，工作频带宽，放电间隙可调，激发等离子体温度低，制造工艺简单，便携度好。

附图说明

[0010] 图1示意性地示出了本发明的立体图；

[0011] 图2示意性地示出了本发明的透视图；

[0012] 图3示意性地示出了本发明的分解图。

[0013] 图中附图标记：1、介质板；2、间隙调节垫片；3、进气部；4、进气口；5、石英片；6、矩形部；7、梯形部；8、馈电铜带。

具体实施方式

[0014] 以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

[0015] 作为本发明的一个方面，提供了一种基于平行平板传输线的微波大气压等离子源，包括：两块平行设置的介质板1和位于所述两块介质板1之间的间隙调节垫片2，所述介质板1的两侧各突出地形成有一个相对所述介质板1的轴线倾斜设置的进气部3，两个所述介质板1的对应的进气部3之间形成进气口4，两个所述介质板1相对的一侧沿所述轴线形成有馈电铜带8，两个所述介质板1之间还设置有石英片5，所述石英片5位于所述微波大气压等离子源的出口端。

[0016] 优选地，所述馈电铜带8包括矩形部6和与所述矩形部6连接的梯形部7。优选地，所述矩形部6的宽度为8mm，所述梯形部7的远离所述梯形部7的一端的宽度为15mm。优选地，所述矩形部6的长度为45mm，所述梯形部7沿所述轴线方向上的延伸长度为10mm。这样，馈电铜带8呈“扇形”结构，有助于阻抗转变，提高等离子体放电面积。

[0017] 优选地，所述进气部3的外形为平行四边形。

[0018] 在本发明中，介质板1为表面覆铜的FR4板，间隙调节垫片2的尺寸优选为20mm*8mm、石英片5的尺寸为20mm*20mm，使用时，气体由两侧的“翼状”结构(进气部3)输送，有利于保证氩气流动的均匀性和稳定性，放电电极表面放置石英片，有利于提高等离子体长度和均匀性。

[0019] 工作时，将本发明的馈电口(馈电铜带8)与微波源连接，再将工质(气体)由进气口注入，打开微波源开关。微波能量在聚集在本发明的缝隙处，此处电场强度将达到最高。调节微波源的输出功率，当其到达某一值时，缝隙处的电场强度击穿附近的气体，产生等离子体。

[0020] 在上述技术方案中，本发明借助平行平板传输线，构成了一种微波大气压介质阻挡放电装置，该装置体积小，质量轻，工作频带宽，放电间隙可调，激发等离子体温度低，制造工艺简单，便携度好。

[0021] 本发明具有以下特点：

[0022] (1)微波源可以是磁控管，行波管，束调管或固态源等。

[0023] (2)工作频率宽，可在商用频段2.45GHz和5.8GHz频率下激发。

[0024] (3)放电间隙可根据使用环境进行调整。

[0025] (4)所用激发气体种类无固定要求，可以是空气，氩气，氦气，氮气等，或混合气体。

[0026] (5)微波功率可调。可以根据所通气体的种类来调节微波功率，或对同一种气体使用不同的微波功率，以获取不同性质的等离子体。

[0027] (6)气体的流速可调。

[0028] (7)离子体温度低，均匀性好。

[0029] 本发明具有以下优点：

[0030] (1)微波等离子体更能增加气体分子的激发、电离、和离解过程，激发的亚态原子多，其对气体的电离和离解程度比其它类型的等离子体(如射频电场等离子体)高出一个数量级，等离子体密度大，电离度高，能量大，活性强，更易于发生或引发相关物理、化学反应。因此在依赖于等离子体活性成分的医疗或材料表面处理中效率更高。

[0031] (2)该结构装置结构紧凑,小巧,方便携带而且易于组装和量产,还可以根据要求改变放电间隙，有利于应用于不同的工业应用场合。

[0032] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。