Устройство для получения объемной неравновесной плазмы тлеющего разряда при атмосферном давлении

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ НЕРАВНОВЕСНОЙ ПЛАЗМЫ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА ПРИ АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Архипенко Валерий Иванович Симончик Леонид Васильевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для получения объемной неравновесной плазмы тлеющего разряда при атмосферном давлении, содержащее разрядную камеру, три электрода, два источника питания постоянного тока, систему подачи и отвода газа, отличающееся тем, что разрядная камера устройства состоит из двух частей, разделенных металлической перегородкой с отверстием в центре диаметром более 1 мм, являющейся катодом, в каждой из которых находятся электроды, расположенные на различном расстоянии от катода и подключенные к плюсам источников питания, при этом минусы источников питания присоединены к катоду.-. Устройство относится к области создания источников объемной неравновесной плазмы тлеющего разряда при атмосферном давлении и может быть использовано для плазмохимии, эмиссионного спектрального анализа, в газоразрядных лазерах, для обработки поверхностей, стерилизации, обеззараживания, источников света. Известно устройство для получения неравновесной плазмы при атмосферном давлении 1, содержащее камеру, анодный узел, катодный узел с диэлектриком с капиллярными отверстиями, систему подачи газа, источник питания переменного тока. Дополнительно между электродами находится втулка для ограничения разряда. Расстояние между электродами до сантиметра. Диффузный разряд имеет место при частоте питающего напряжения, определяемой отношением диаметра отверстий в диэлектрике к его длине. При меньшей частоте наблюдаются отдельные разрядные каналы, определяемые отверстиями в диэлектрике. Недостатком данного устройства являются использование высокого переменного напряжения в несколько килогерц, малый энерговклад (1,5 Вт/см 3) в диффузной моде из-за ограничения тока капиллярными отверстиями и невысокие параметры создаваемой плазмы (плотность электронов 1010 см-3). Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство, описанное в 2 и содержащее камеру, в которую помещен катод и анод, разделенные диэлектриком толщиной 200 микрон с отверстием диаметром порядка толщины диэлектрика, и третий электрод-анод, расположенный на расстоянии до 1 сантиметра от первого, систему подачи и отвода газа, источники постоянного напряжения. Между первым и вторым электродом в отверстии зажигается микроразряд с полым катодом с разрядным током несколько миллиампер. Объемный разряд возникает при подключении напряжения между вторым и третьим электродами. Недостатком данного устройства является малая величина разрядного тока, малый объем плазмы (до 1 см 3). Задачей заявляемой полезной модели является увеличение более чем на порядок объема неравновесной плазмы тлеющего разряда при атмосферном давлении. Поставленная задача решается заявляемым устройством, которое содержит разрядную камеру, три электрода, два источника питания постоянного тока, систему подачи и отвода газа. Новым по мнению авторов является то, что разрядная камера устройства состоит из двух частей, разделенных металлической перегородкой с отверстием в центре диаметром более 1 мм, являющейся катодом, в каждой из которых находятся электроды, расположенные на различном расстоянии от катода и подключенные к плюсам источников питания, при этом минусы источников питания присоединены к катоду. Общий вид предлагаемого устройства схематично представлен на фиг. 1. Согласно изобретению камера 1 образуется двумя цилиндрическими кварцевыми стаканами. Сверху и снизу стаканы закрыты диэлектрическими крышками, в которых закреплены электроды анод 2 и анод 4. В крышках сделаны отверстия подачи и отвода газа. Анод 2 изготовлен из меди и имеет диаметр 10 мм, а рабочая поверхность анода, обращенная к катоду 3, слабо закруглена. Катод 3 изготовлен из медной пластины и имеет отверстие более 1 мм в центре напротив анода 2. Весь катодный узел разделяет камеру на две части А и В. Третий плоский электрод-анод 4 изготовлен из меди и расположен на расстоянии до 5 см от като 2 36002007.06.30 да 3. Система подачи газа состоит из баллона, редуктора и тракта, по которому газ поступает в камеру. Система отвода газа из камеры состоит из тракта для отвода газа. Система питания имеет два источника. Первый источник 1 постоянного тока напряжением 500 В(сила тока до 2 А, балластный резистор 1 порядка 100 ) служит для зажигания в камере А самостоятельного тлеющего разряда между анодом 2 и катодом 3. Второй источник постоянного тока напряжением до 800 В (сила тока до 0,1 А, балластный резистор 1 порядка 1 к) служит для получения основного объемного разряда в камере В. На фиг. 2 показан вид объемного разряда в гелии при атмосферном давлении. Цифрами обозначены электроды в соответствии с фиг. 1. Устройство работает следующим образом. 1. Открывается вентиль баллона и с помощью редуктора и расходомера устанавливается расход газа 2 литра в минуту. 2. Включается источник питания 1. Плюс источника должен быть соединен через балластный резистор 1 с анодом 2, минус источника соединяется с катодом 3. Устанавливается напряжение порядка 400 В. 3. Первичный разряд зажигается сведением анода 2 с катодом 3 до касания и последующего разведения на необходимое расстояние. Изменением напряжения источника 1 устанавливается сила тока 1 А. 4. Включается источник питания 2. Плюс источника 2 должен быть присоединен через балластное сопротивление 2 с анодом 4, а минус - с катодом 3. Повышая напряжение источника 2, устанавливают необходимый ток до 100 мА. Таким образом, использование данного устройства позволит увеличить объем неравновесной плазмы в камере В за счет изменения напряжения до 600 В. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3