Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU181459U1 - Low temperature plasma generator - Google Patents

Low temperature plasma generator Download PDF

Info

Publication number
RU181459U1
RU181459U1 RU2018112501U RU2018112501U RU181459U1 RU 181459 U1 RU181459 U1 RU 181459U1 RU 2018112501 U RU2018112501 U RU 2018112501U RU 2018112501 U RU2018112501 U RU 2018112501U RU 181459 U1 RU181459 U1 RU 181459U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
piezotransformer
output end
low
dielectric tube
Prior art date
Application number
RU2018112501U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Викторович Колик
Николай Константинович Харчев
Валентин Дмитриевич Борзосеков
Дмитрий Валерьевич Малахов
Евгений Михайлович Кончеков
Владимир Дмитриевич Степахин
Намик Гусейнага оглы Гусейн-заде
Николай Николаевич Богачев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук
Priority to RU2018112501U priority Critical patent/RU181459U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU181459U1 publication Critical patent/RU181459U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к электронной промышленности и может быть использована для создания устройств для генерации низкотемпературной неравновесной плазмы при атмосферном давлении. Требуемый технический результат, заключающийся в упрощении настройки рабочего режима, упрощении конструкции и в уменьшении его габаритных размеров, достигается в устройстве, выполненном в виде закрепленной в жестком корпусе диэлектрической трубки, образующей ионизационную камеру, внутри которой установлен пьезотрансформатор, выполненный с возможностью подачи на его входной конец низковольтного переменного напряжения, преобразуемого в высоковольтное напряжение на разрядном электроде - выходном конце пьезотрансформатора, а также колпачка из диэлектрика, плотно облегающего выходной конец пьезотрансформатора. 1 з.п. ф-лы; 1 ил.The utility model relates to the electronics industry and can be used to create devices for generating low-temperature nonequilibrium plasma at atmospheric pressure. The required technical result, which consists in simplifying the setting of the operating mode, simplifying the design and reducing its overall dimensions, is achieved in a device made in the form of a dielectric tube fixed in a rigid casing, forming an ionization chamber, inside which a piezotransformer is installed, made with the possibility of feeding it to its input the end of the low-voltage alternating voltage, converted into a high-voltage voltage on the discharge electrode - the output end of the piezotransformer, as well as a dielectric cap tightly fitting the output end of the piezotransformer. 1 s.p. f-ly; 1 ill.

Description

Полезная модель относится к электронной промышленности и может быть использована для создания устройств для генерации низкотемпературной неравновесной плазмы при атмосферном давлении, в частности для применения в плазмохимических источниках, активирующих газовую среду с возможностью обработки поверхности различных, в том числе, термонеустойчивых материалов.The utility model relates to the electronics industry and can be used to create devices for generating low-temperature nonequilibrium plasma at atmospheric pressure, in particular for use in plasma-chemical sources that activate a gas medium with the possibility of surface treatment of various, including thermally unstable materials.

Известно устройство для генерации плазмы [RU 2285348, С2, Н05Н 1/00, Н05Н 1/24, 10.10.2006], содержащее сопло со вставленным заостренным на конце стержневым электродом, соединенное с источником плазмообразующего вещества, и выходной электрод со сквозным каналом для создания электрического поля со стороны выходного канала сопла, при этом, конец стержневого электрода выступает за пределы сопла на расстояние, превышающее два диаметра отверстия выходного канала сопла, а расстояние между выходным отверстием сопла и выходным электродом составляет от трех до пяти диаметров отверстия канала сопла.A device for generating plasma is known [RU 2285348, C2, H05H 1/00, H05H 1/24, 10/10/2006] containing a nozzle with a rod electrode pointed at the end connected to a source of a plasma-forming substance, and an output electrode with a through channel for creating electric field from the side of the nozzle exit channel, while the end of the rod electrode extends beyond the nozzle by a distance exceeding two diameters of the nozzle exit channel, and the distance between the nozzle exit hole and the output electrode is from three to The diameter of the hole in the nozzle channel.

Недостатком устройства является его относительно высокая сложность, поскольку оно может быть использовано только в комбинации с устройством, обеспечивающим проток рабочего газа.The disadvantage of this device is its relatively high complexity, since it can only be used in combination with a device that provides a working gas flow.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство [RU 167545, U1, Н05Н 1/24, 10.01.2017], содержащее высоковольтный трансформатор с разрядным электродом во вторичной цепи, размещенным в ионизационной камере, ко входу которой подключены генератор питания первичной цепи высоковольтного трансформатора и устройство формирования газовой смеси, сопло на выходе ионизационной камеры, блок управления напряжением, подключенный к первичной низковольтной цепи высоковольтного трансформатора, компрессор, подключенный ко входу устройства формирования газовой смеси, содержащее элементы регулировки состава газовой смеси, при этом, в зоне выхода сопла установлены устройства магнитного и электрического воздействия, а разрядный электрод выполнен остроконечным.The closest technical solution, selected as a prototype, is a device [RU 167545, U1, Н05Н 1/24, 01/10/2017] containing a high-voltage transformer with a discharge electrode in the secondary circuit, located in the ionization chamber, to the input of which the primary power generator is connected high voltage transformer circuit and gas mixture forming device, nozzle at the exit of the ionization chamber, voltage control unit connected to the primary low voltage circuit of the high voltage transformer, compressor connected to about the input of the device for forming a gas mixture containing elements for adjusting the composition of the gas mixture, while in the area of the nozzle exit there are devices of magnetic and electrical effects, and the discharge electrode is made pointed.

Особенностью наиболее близкого технического решения является то, что, высоковольтный трансформатор выполнен в виде пьезотрансформатора, устройство формирования газовой смеси содержит источник газовой смеси, выходом подсоединенный к газовому смесителю, второй вход которого через дроссель подключен к выходу компрессора, а выход газового смесителя подсоединен к ионизационной камере, оконечность разрядного электрода снабжена иглами в виде щетки, а оконечность разрядного электрода выполнена в виде воронки.A feature of the closest technical solution is that the high-voltage transformer is made in the form of a piezotransformer, the gas mixture forming device contains a gas mixture source connected in output to a gas mixer, the second input of which is connected to the compressor output through a choke, and the gas mixer output is connected to an ionization chamber , the tip of the discharge electrode is provided with needles in the form of a brush, and the tip of the discharge electrode is made in the form of a funnel.

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно высокая сложность настройки рабочего режима и относительно высокая сложность конструкции, поскольку оно может быть использовано только в комбинации с устройством, обеспечивающим проток рабочего газа, а также относительно большие габаритные размеры.The disadvantage of the closest technical solution is the relatively high complexity of setting the operating mode and the relatively high complexity of the design, since it can only be used in combination with a device that provides a flow of working gas, as well as relatively large overall dimensions.

Задачей, которая решается в полезной модели, является создание генератора, характеризующегося более простой настройкой рабочего режима, более простой конструкцией и имеющего меньшие габаритные размеры. С возможностью работы как в протоке рабочего газа, так и в режиме без протока газа.The problem that is solved in the utility model is to create a generator characterized by a simpler adjustment of the operating mode, a simpler design and having smaller overall dimensions. With the ability to work both in the flow of the working gas, and in the mode without gas flow.

Требуемый технический результат заключается в упрощении настройки рабочего режима, упрощении конструкции и в уменьшении его габаритных размеров, а также в возможности работы без протока рабочего газа.The required technical result is to simplify the adjustment of the operating mode, simplify the design and reduce its overall dimensions, as well as the possibility of working without a working gas channel.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в генератор низкотемпературной плазмы, выполненный в виде закрепленной в жестком корпусе диэлектрической трубки, образующей ионизационную камеру, внутри которой установлен пьезотрансформатор, выполненный с возможностью подачи на его входной конец низковольтного переменного напряжения, преобразуемого в высоковольтное напряжения на выходном конце пьезотрансформатора, согласно полезной модели, введен колпачок из диэлектрика, плотно облегающий выходной конец пьезотрансформатора.The problem is solved, and the required technical result is achieved by the fact that, in the low-temperature plasma generator, made in the form of a dielectric tube fixed in a rigid housing forming an ionization chamber, inside which a piezotransformer is installed, configured to supply low-voltage alternating voltage to its input end according to the utility model, a dielectric cap is inserted into the high-voltage voltage at the output end of the piezotransformer, which fits the exit hydrochloric end piezotransformer.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, входной конец диэлектрической трубки оснащен средствами прокачки рабочего газа от входного конца до выходного конца диэлектрической трубки, причем, выходной конец диэлектрической трубки выполнен пластичным и оснащен средствами изменения его формы.In addition, the required technical result is achieved in that the inlet end of the dielectric tube is equipped with means for pumping the working gas from the inlet end to the outlet end of the dielectric tube, moreover, the outlet end of the dielectric tube is plastic and equipped with means for changing its shape.

На чертеже представлена функциональная схема генератора низкотемпературной плазмы с генератором низковольтного переменного напряжения и средствами изменения формы выходного конца диэлектрической трубки.The drawing shows a functional diagram of a low-temperature plasma generator with a low-voltage alternating voltage generator and means for changing the shape of the output end of the dielectric tube.

На чертеже обозначены:In the drawing are indicated:

1 - пьезотрансформатор;1 - piezotransformer;

2 - разрядный электрод;2 - discharge electrode;

3 - ионизационная камера;3 - ionization chamber;

4 - диэлектрическая трубка;4 - dielectric tube;

5 - жесткий корпус;5 - hard case;

6 - генератор низковольтного переменного напряжения6 - low voltage alternator

7 - выходной конец диэлектрической трубки;7 - output end of the dielectric tube;

8 - средства изменения формы выходного конца диэлектрической трубки;8 - means for changing the shape of the output end of the dielectric tube;

9 - колпачок из диэлектрика;9 - a cap of a dielectric;

10 - диэлектрик.10 - dielectric.

Генератор низкотемпературной плазмы выполнен в виде закрепленной в жестком корпусе 5 диэлектрической трубки 4, образующей ионизационную камеру 3, внутри которой установлен пьезотрансформатор 1, выполненный с возможностью подачи на его входной конец низковольтного переменного напряжения, например, от генератора 6 низковольтного переменного напряжения, преобразуемого в высоковольтное напряжения на разрядном электроде 2, выполненном на выходном конце пьезотрансформатора 1.The low-temperature plasma generator is made in the form of a dielectric tube 4 fixed in a rigid body 5, forming an ionization chamber 3, inside which a piezotransformer 1 is installed, configured to supply a low-voltage alternating voltage to its input end, for example, from a low-voltage alternating voltage generator 6, which is converted to high-voltage voltage on the discharge electrode 2, made at the output end of the piezotransformer 1.

Кроме того, генератор низкотемпературной плазмы содержит колпачок 9 из диэлектрика, плотно облегающий выходной конец пьезотрансформатора 1, что позволяет изменять толщину слоя диэлектрика 10, который позволяет работать в режиме барьерного разряда с созданием неравновесной воздушной плазмы на близком расстоянии от внешнего слоя диэлектрика, например, 1-3 мм.In addition, the low-temperature plasma generator contains a cap 9 of dielectric, tightly fitting the output end of the piezotransformer 1, which allows you to change the thickness of the layer of dielectric 10, which allows you to work in the barrier discharge mode with the creation of a nonequilibrium air plasma at a close distance from the outer dielectric layer, for example, 1 -3 mm.

В генераторе низкотемпературной плазмы входной конец диэлектрической трубки 4 может быть оснащен средствами прокачки рабочего газа (на чертеже не показаны) от входного конца до выходного конца диэлектрической трубки 4, а выходной конец диэлектрической трубки 4 может быть выполнен пластичным и оснащен средствами 8 изменения его формы.In the low-temperature plasma generator, the input end of the dielectric tube 4 can be equipped with means for pumping working gas (not shown) from the input end to the output end of the dielectric tube 4, and the output end of the dielectric tube 4 can be made plastic and equipped with means 8 for changing its shape.

Работает генератор низкотемпературной плазмы следующим образом.A low-temperature plasma generator operates as follows.

Генератор предназначен для создания устройства для генерации низкотемпературной неравновесной плазмы при атмосферном давлении и может быть использован для создания плазмохимических источников, активирующих газовую среду с возможностью обработки поверхности различных материалов.The generator is designed to create a device for generating low-temperature nonequilibrium plasma at atmospheric pressure and can be used to create plasma-chemical sources that activate a gas environment with the possibility of surface treatment of various materials.

Неравновесная плазма образуется в разряде (тлеющем, дуговом, радиочастотном, барьерном и т.д.) и выбрасывается через узкое сопло (круглое или щелевое по сечению) за счет создания в зоне разряда избыточного давления, превышающего атмосферное.Nonequilibrium plasma is formed in the discharge (smoldering, arc, radio frequency, barrier, etc.) and is ejected through a narrow nozzle (round or slotted in cross section) due to the creation of an excess pressure in the discharge zone that exceeds atmospheric pressure.

Возбуждение тлеющим, коронным или барьерным разрядом создает плазму со средней температурой газа от 20 до 60°С и плотностью заряженных частиц, типичной для слабоионизованных газов и концентрацией активных частиц до 100 ppm. Для получения плазмы применяют импульсы напряжения положительной и отрицательной полярности, длительностью порядка 0.1-1μs, амплитудой до 5 kV, частотой следования десятки kHz. Неравновесная плазма со средней температурой, близкой к комнатной, образуется при атмосферном давлении без прокачки рабочего газа с помощью барьерного поверхностного разряда при работе с колпачком 9 из диэлектрика. Плазма возникает за счет барьерного разряда у поверхности диэлектрика 10. Обработка происходит при приближении колпачка на расстояние 1-2 мм к обрабатываемой поверхности.Excitation by a glow, corona, or barrier discharge creates a plasma with an average gas temperature of 20 to 60 ° C and a charged particle density typical of weakly ionized gases and an active particle concentration of up to 100 ppm. To obtain a plasma, voltage pulses of positive and negative polarity are used, with a duration of the order of 0.1-1 μs, an amplitude of up to 5 kV, and a repetition rate of tens of kHz. A nonequilibrium plasma with an average temperature close to room temperature is formed at atmospheric pressure without pumping the working gas using a surface barrier barrier when working with a cap 9 made of a dielectric. The plasma arises due to a barrier discharge at the surface of the dielectric 10. Processing occurs when the cap approaches a distance of 1-2 mm from the surface being treated.

Возможно использование генератора с использованием пьезоразряда в случае прокачки рабочего газа при использовании средств прокачки рабочего газа от входного до выходного конца диэлектрической трубки со скоростями прокачки газов от единиц до десятков 1/min.It is possible to use a generator using a piezoelectric discharge in the case of pumping working gas when using means for pumping working gas from the inlet to the output end of the dielectric tube with gas pumping speeds from units to tens of 1 / min.

Средства 8 могут быть использованы для изменения формы выходного конца диэлектрической трубки 4 (формы выходного сопла генератора). Входной конец диэлектрической трубки 4 может быть оснащен средствами прокачки рабочего газа от входного до выходного конца диэлектрической трубки. При этом возможна обработка поверхности изделия как тонкой струей низкотемпературной плазмы в атмосфере аргона или гелия, так и использование барьерно-поверхностного разряда в воздухе без прокачки рабочего газа.Means 8 can be used to change the shape of the output end of the dielectric tube 4 (shape of the output nozzle of the generator). The inlet end of the dielectric tube 4 may be equipped with means for pumping the working gas from the inlet to the outlet end of the dielectric tube. In this case, it is possible to treat the surface of the product with a thin jet of low-temperature plasma in an atmosphere of argon or helium, or use a barrier-surface discharge in air without pumping the working gas.

Таким образом, благодаря введенным усовершенствованиям достигается требуемый технический результат, заключающийся в упрощении настройки рабочего режима (путем использования колпачка) и упрощении конструкции и в уменьшении габаритных размеров (за счет отсутствия средств прокачки рабочего газа). Причем, предложенная конструкция позволяет, в случае необходимости, использовать генератор и в режиме прокачки рабочего газа.Thus, thanks to the introduced improvements, the required technical result is achieved, which consists in simplifying the adjustment of the operating mode (by using a cap) and simplifying the design and in reducing the overall dimensions (due to the lack of means for pumping the working gas). Moreover, the proposed design allows, if necessary, to use the generator in the mode of pumping working gas.

Claims (2)

1. Генератор низкотемпературной плазмы, выполненный в виде закрепленной в жестком корпусе диэлектрической трубки, образующей ионизационную камеру, внутри которой установлен пьезотрансформатор, выполненный с возможностью подачи на его входной конец низковольтного переменного напряжения, преобразуемого в высоковольтное напряжение на разрядном электроде - выходном конце пьезотрансформатора, отличающийся тем, что введен колпачок из диэлектрика, плотно облегающий выходной конец пьезотрансформатора.1. The low-temperature plasma generator, made in the form of a dielectric tube fixed in a rigid body, forming an ionization chamber, inside which a piezotransformer is installed, configured to supply a low-voltage alternating voltage to its input end, which is converted to a high-voltage voltage on the discharge electrode, the output end of the piezotransformer, characterized the fact that the cap is made of a dielectric, tightly fitting the output end of the piezotransformer. 2. Генератор низкотемпературной плазмы по п. 1, отличающийся тем, что входной конец диэлектрической трубки оснащен средствами прокачки рабочего газа от входного конца до выходного конца диэлектрической трубки, причем выходной конец диэлектрической трубки выполнен пластичным и оснащен средствами изменения его формы.2. The low-temperature plasma generator according to claim 1, characterized in that the input end of the dielectric tube is equipped with means for pumping the working gas from the input end to the output end of the dielectric tube, the output end of the dielectric tube being plastic and equipped with means for changing its shape.
RU2018112501U 2018-04-09 2018-04-09 Low temperature plasma generator RU181459U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018112501U RU181459U1 (en) 2018-04-09 2018-04-09 Low temperature plasma generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018112501U RU181459U1 (en) 2018-04-09 2018-04-09 Low temperature plasma generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU181459U1 true RU181459U1 (en) 2018-07-16

Family

ID=62915189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018112501U RU181459U1 (en) 2018-04-09 2018-04-09 Low temperature plasma generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU181459U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2405226C1 (en) * 2009-12-15 2010-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "ВИНТЕЛ" Barrier discharge-based ionisation source
RU2472246C1 (en) * 2011-06-30 2013-01-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Прибор" Source of ionisation based on barrier discharge
WO2014184544A1 (en) * 2013-05-13 2014-11-20 Creo Medical Limited Dual-function plasma and non-ionising microwave coagulating electrosurgical instrument and electrosurgical apparatus incorporating the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2405226C1 (en) * 2009-12-15 2010-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "ВИНТЕЛ" Barrier discharge-based ionisation source
RU2472246C1 (en) * 2011-06-30 2013-01-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Прибор" Source of ionisation based on barrier discharge
WO2014184544A1 (en) * 2013-05-13 2014-11-20 Creo Medical Limited Dual-function plasma and non-ionising microwave coagulating electrosurgical instrument and electrosurgical apparatus incorporating the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2756516B1 (en) Cold plasma treatment devices and associated methods
US20090121638A1 (en) Cold air atmospheric pressure micro plasma jet application nethod and device
EP2208404B1 (en) Transient plasma ball generation system at long distance
CN108322983B (en) Floating electrode reinforced dielectric barrier discharge dispersion plasma jet generating device
US20160331437A1 (en) Plasma device
KR20010060200A (en) Plasma treatment apparatus and plasma generation method using the apparatus
JP2016083658A (en) Plasma generation apparatus
CN106572586A (en) Device for producing uniform and stable jet plasma
JP2012084396A (en) Pulse-power-type low-temperature plasma jet generating apparatus
CN105491774A (en) Array type microplasma generating device based on conductive coating
Pekárek DC corona discharge ozone production enhanced by magnetic field
CN201167433Y (en) Current-jetting apparatus for medium barrier discharging plasma
Niu et al. Atmospheric-pressure plasma jet produced by a unipolar nanosecond pulse generator in various gases
RU167645U1 (en) LOW-TEMPERATURE PLASMA GENERATION DEVICE
Panarin et al. Emission properties of apokamp discharge at atmospheric pressure in air, argon, and helium
RU181459U1 (en) Low temperature plasma generator
Bousba et al. On the stability and turbulences of atmospheric-pressure plasma jet extracted from the exit of a long flexible PVC tube
Walsh et al. Atmospheric dielectric-barrier discharges scalable from 1 mm to 1 m
Lei et al. DBD plasma jet in atmospheric pressure neon
CN110418484B (en) Air jet discharge generating device
Thapa et al. Study of dielectric barrier discharge in air and estimation of electron density and energy deposition
RU2555659C2 (en) Air ozoniser
RU2398328C2 (en) Gas ionisation method
RU2616445C1 (en) Plasma jet source
RU2633705C1 (en) Method of producing plasma jet and device for its implementation