Устройство для получения неравновесной плазмы тлеющего разряда при атмосферном давлении

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НЕРАВНОВЕСНОЙ ПЛАЗМЫ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА ПРИ АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ(22) 2006.10.02 научное учреждение Институт физики(71) Заявитель Государственное научное имени Б.И.Степанова Национальной учреждение Институт физики имени академии наук БеларусиБ.И.Степанова Национальной акаде- (56) Киселевский Л.И. и др. Журнал прикладмии наук Беларусиной спектроскопии. - Т. . - Вып. 6. (72) Авторы Архипенко Валерий Ивано 1972. - С. 969-972. вич Згировский Сергей Михайлович 3952 1, 2001. Симончик Леонид Васильевич 1466880 1, 1989.54105340, 1979.(57) Устройство для получения неравновесной плазмы тлеющего разряда при атмосферном давлении, содержащее герметичную камеру, анодный и катодный узлы, системы охлаждения, подачи-отвода газа и электропитания, отличающееся тем, что система электропитания дополнительно содержит источник питания пульсирующего напряжения, подключенный параллельно к стабилизированному источнику питания, причем положительные полюса источников соединены через балластные резисторы с анодом, отрицательные полюса соединены с катодом, а развязка источников осуществляется с помощью диода. Изобретение относится к области создания источников неравновесной плазмы тлеющего разряда при атмосферном давлении и может быть использовано для плазмохимии,эмиссионного спектрального анализа, газоразрядных СО 2 и СО лазеров, плазменных дисплеев и источников света. Известно устройство для получения неравновесной плазмы при атмосферном давлении 1, содержащее камеру, анодный и катодный узлы, систему подачи газа и источник постоянного напряжения. Используется источник постоянного напряжения 300-450 В, ток 0,4-10 мА. Расстояние между электродами от 20 мкм до 1,5 см. 10597 1 2008.04.30 Недостатками данного устройства являются малый энерговклад и, как следствие, малый объем плазмы и невысокие параметры создаваемой плазмы. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство, описанное в 2, содержащее камеру, анодный и катодный узлы, систему охлаждения, систему подачи и отвода газа, систему электропитания, состоящую из источника постоянного напряжения и балластного резистора. Используется источник постоянного напряжения 200-300 В, ток 0,3-1 А. Недостатком данного устройства является неустойчивое существование тлеющего разряда при энерговкладах больше 300 Вт, что может вызвать переход разряда в режим дуги, а плазмы из неравновесного состояния в равновесное. Задачей данного изобретения является создание устройства для получения неравновесной плазмы тлеющего разряда при атмосферном давлении без перехода в дугу, которое обеспечивало бы получение неравновесной плазмы при энерговкладах больше 300 Вт, в больших объемах и с регулируемыми параметрами плазмы. Поставленная задача решается заявляемым устройством, которое содержит камеру,анодный и катодный узлы, системы охлаждения, подачи-отвода газа и электропитания. Новым, по мнению авторов, является то, что система электропитания дополнительно содержит источник питания пульсирующего напряжения, подключенный параллельно к стабилизированному источнику питания, причем положительные полюса источников соединены через балластные резисторы с анодом, отрицательные полюса соединены с катодом, а развязка источников осуществляется с помощью диода. Общий вид предлагаемого устройства схематично представлен на фигуре. Согласно изобретению, герметичная камера 1 имеет форму параллелепипеда. В гранях сделаны цилиндрические симметрично расположенные отверстия для установки катодного 2 и анодного 3 узлов, системы подачи и отвода газа. Для охлаждения камеры используется проточная вода, которая циркулирует по каналам охлаждения внутри корпуса или снаружи. Анодный узел 3 состоит из вольфрамового стержня, который запрессован в полый цилиндр. С другой стороны цилиндра впаяны трубки для охлаждения. Катодный узел 3 представляет собой цилиндр, внешняя поверхность которого служит рабочей поверхностью катода. С другой стороны цилиндр закрывается герметично крышкой, в которую впаяны трубки, по которым поступает вода. Система подачи газа состоит из баллона, редуктора и тракта, по которому газ поступает в камеру. Отвод газа из камеры осуществляется по тракту для отвода газа через отверстие, расположенное в верхней стенке камеры. Система электропитания имеет два источника. Первый 4 - стабилизированный источник напряжения 300 В, ток 0,3 А. Второй 5 - источник пульсирующего напряжения 300-500 В, ток 0,5-10 А. Развязка цепей двух источников осуществляется с помощью диода 6. Для ограничения тока разряда и предотвращения перехода в дугу используются балластные резисторы 7 и 8. Устройство работает следующим образом. 1. Включается охлаждение камеры, анодного и катодного узлов. 2. Открывается вентиль баллона, и редуктором устанавливается расход газа 2 литра в минуту. 3. Включается стабилизированный источник питания. Плюс источника соединяется через балластный резистор и диод с анодом, минус источника соединяется с заземленным катодом. Используется напряжение 300 В, ток 0,3 А. 4. Первичная плазма создается касаниеманода и катода с последующим их разведением. 5. Включается источник пульсирующего питания. Плюс источника соединяется через балластное сопротивление с анодом, минус источника - с катодом. Используется напряжение 300-500 В, ток 0,5-10 А. При превышении максимального пульсирующего напряжения выше напряжения постоянного источника, поддерживающего горение разряда, появляется пульсирующий ток,соответствующий пульсациям напряжения. Создается неравновесная плазма тлеющего 2 10597 1 2008.04.30 разряда при атмосферном давлении большом объеме с высокой концентрацией электронов и химически активных частиц. Предложенное устройство позволяет получать неравновесную плазму тлеющего разряда при атмосферном давлении в среде инертных и молекулярных газов с энерговкладом более 300 Вт. Источники информации 1..,.,.... . 14 (2005) 700-711. 2. Киселевский Л.И., Соловьянчик Д.А., Суздалов И.И. Радиальная структура прикатодной области высокоамперного тлеющего разряда // Журнал прикладной спектроскопии. - Т. . - Вып. 6. - 1972. - С. 696-972. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3