CN109600900A - 一种等离子体射流阵列非均匀等离子体产生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种等离子体射流阵列非均匀等离子体产生装置，其包括射流装置，射流装置包括气体导管，气体导管前侧设置有石英管，石英管内布置有高压电极，高压电极与电源装置连接；石英管的前侧设置有诊断装置，诊断装置包括探针，探针的后部分别与探针控制装置和测量传感器连接；气体导管与气体装置连接，气体装置、电源装置、诊断装置分别与控制装置连接，控制装置包括控制器。本发明能够解决现有技术中生成的等离子体电子密度以及分布难以控制的问题，结构简单、效率高、可靠性强。

Description

一种等离子体射流阵列非均匀等离子体产生装置
技术领域
本发明涉及等离子体实验技术领域，具体涉及一种等离子体射流阵列非均 匀等离子体产生装置。
背景技术
研究电磁波在等离子体中的传播特性，以及等离子体与电磁波的相互作用 是宇宙飞行器再入、电离层研究、等离子体隐身技术等研究工作的基础和关键 内容。在理论研究过程中，一般将等离子体假设为均匀且稳定的，或者将等离 子体按电子密度分层处理，在每一层内电子密度是均匀且稳定的。因此，能控 制等离子体的电子密度长时间的稳定在特定的分布函数上有助于等离子体电磁 波开展实验研究，为理论研究提供验证。
等离子体的地面产生装置是真实等离子体实验的基础，现有地面产生等离 子体的方法包括激波管，但激波管产生的等离子体电子密度高，但是产生时间 很短，实验难以重复；通过电弧风洞和等离子体喷焰，但电弧风洞和等离子体 喷焰产生的等离子温度，对天线有高温烧灼，且等离子体中含有金属离子，引 起电磁波传输实验误差。且现有方法产生的等离子电子密度以及分布难以控制。
利用辉光放电产生的等离子体虽然具有易于控制、无恶劣条件、电子密度 可连续调节等优点，但由于其根据经验通过调节功率调节电子密度值，不加反 馈控制，或者仅通过测量电极间的电压，推导出电子密度，在进行反馈控制， 而等离子体的电子密度值除了与放电功率和电极间的电压有关外，还与气体温 度、气体流速、气体成分等因素有关，所以电子密度的长时间稳定性较差，控 制精度较低。
发明内容
本发明针对现有技术中的上述不足，提供了一种能够解决现有技术中生成 的等离子体电子密度以及分布难以控制的问题的等离子体射流阵列非均匀等离 子体产生装置。
为解决上述技术问题，本发明采用了下列技术方案：
提供了一种等离子体射流阵列非均匀等离子体产生装置，其包括射流装置， 射流装置包括气体导管，气体导管前侧设置有石英管，石英管内布置有高压电 极，高压电极与电源装置连接；石英管的前侧设置有诊断装置，诊断装置包括 探针，探针的后部分别与探针控制装置和测量传感器连接；气体导管与气体装 置连接，气体装置、电源装置、诊断装置分别与控制装置连接，控制装置包括 控制器。
上述技术方案中，优选的，控制装置包括与控制器连接的接口单元。
上述技术方案中，优选的，诊断装置包括与测量传感器连接的光电转换器。
上述技术方案中，优选的，光电转换器通过光纤与接口单元连接。
上述技术方案中，优选的，电源装置包括与高压电极连接的电源调节电路， 电源调节电路与高压脉冲电源连接。
上述技术方案中，优选的，高压脉冲电源通过总线与接口单元连接。
上述技术方案中，优选的，气体装置包括与气体导管连接的气罐。
上述技术方案中，优选的，气罐输出端上设置有排气阀，排气阀上设置有 排气阀控制装置。
上述技术方案中，优选的，排气阀控制装置通过总线与接口单元连接。
上述技术方案中，优选的，控制器与显示器连接。
本发明提供的上述等离子体射流阵列非均匀等离子体产生装置的主要有益 效果在于：
本发明通过在石英管的前侧设置有诊断装置，从而能够直接测量生成的等 离子体电子密度，消除了由功率或电极电压间间接推导电子密度引起的误差， 极大的提高了等离子体电子密度的控制精度。
通过在石英管内设置高压电极，通过调节电压，实现对等离子体电子密度 的连续调节；通过高压电极与诊断装置配合，不断监测生成的等离子体电子密 度并进行调节，可以得到目标的电子密度。
通过排气阀控制装置调节排气阀开度，进而调节通过气体导管的气流量， 从而调节等离子体电子密度。
通过光纤和总线将诊断装置和电源装置与控制装置隔离，避免含有高压的 部分对操作人员及控制装置造成危险。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是实施例一石英管阵列的示意图。
图3是实施例一中的等离子体射流阵列在距管口不同距离处的电子密度分 布。
图4是实施例二石英管阵列的示意图。
图5是实施例二中的等离子体射流阵列在距管口不同距离处的电子密度分 布。
其中，1、射流装置，101、等离子体射流，102、高压电极，103、石英管， 104、气体导管，2、诊断装置，201、光电转换器，202、测量传感器，203、探 针控制装置，204、探针，3、控制装置，301、显示器，302、控制器，303、接 口单元，304、光纤，305、总线，4、电源装置，401、电源调节电路，402、高 压脉冲电源，5、气体装置，501、排气阀控制装置，502、气罐，503、排气阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，其为等离子体射流阵列非均匀等离子体产生装置的结构示意 图。
本发明的等离子体射流阵列非均匀等离子体产生装置包括射流装置1，射流 装置1包括气体导管104，气体导管104前侧设置有若干阵列构成的石英管103， 石英管103的尺寸可以根据所需要的等离子体电子密度调整；石英管103内固 定设置有高压电极102，高压电极102邻近石英管103的管口且外径和石英管 103内径相等，高压电极102通过线缆与电源装置4连接。
石英管103的前侧设置有诊断装置2，诊断装置2包括探针204，探针204 的后部分别与探针控制装置203和测量传感器202连接，通过探针控制装置203 以调节探针的位置，通过测量传感器202实时测量电子密度；气体导管104与 气体装置5通过气密性良好的气动接头连接，气体装置5、电源装置4、诊断装 置2分别与控制装置3连接，控制装置3包括控制器302。
控制装置3包括与控制器302连接的接口单元303；控制器302与显示器 301连接。
诊断装置2包括与测量传感器202连接的光电转换器201；光电转换器201 将等离子体电子密度转换为光信号通过光纤304将诊断信号传递给接口单元 303。
电源装置4包括与高压电极102连接的电源调节电路401，电源调节电路 401与高压脉冲电源402连接；高压脉冲电源402通过总线305与接口单元303 连接。
气体装置5包括与气体导管104连接的气罐502，气罐502输出端上设置有 排气阀503，排气阀503上设置有排气阀控制装置501；排气阀控制装置501通 过总线305与接口单元303连接；通过排气阀控制装置501调节排气阀503开 度，进而调节通过气体导管104的气流量，从而调节等离子体电子密度。
下面是本装置的两个实施例。
在第一个实施例中，如图2和3所示，等离子体射流101是通过16根排成 紧凑型的4×4的正方形石英管103生成的等离子体射流阵列。
在实际实施中，通过显示屏301能够得到等离子体射流101的电子密度分 布和其产生位置距石英管103管口的距离值，该值即探针204测量时距离石英 管103管口的距离值，为预先设置的值。
控制装置302将显示装置301设定的电子密度分布进行分析计算将控制信 号传递给接口单元303，接口单元303将控制信号通过总线305传递给诊断装置 2的探针控制装置203、电源装置4和气体装置5。
探针控制装置203接到探针控制信号，控制探针204移动并测量等离子体 射流产生的电子密度，探针204将测量到的电子密度值传递给测量传感器202 送达光电转换器201，光电转换器201将电子密度值通过光纤304传给控制装置 3。
通过控制装置3将每个位置的电子密度值与所设定的值进行对比分析，以 对电源装置4和气体装置5进行调节。控制装置3把电源控制信号通过总线305 传递给电源调节电路401，电源调节电路401根据接收到的电源控制信号对高压 脉冲电源402进行调节。
控制装置3把气体控制信号传递给排气阀控制装置501，排气阀控制装置 501根据接收到的气体控制信号对排气阀503和气罐502进行调节。可选的，排 气阀503为针阀。
其中，利用这种方法可以独立对每一个等离子体射流进行调节，即可以对 每个等离子体射流的电压、气体进行调节。最后，通过探针204每一秒向控制 装置传输一次测得的电子密度，控制装置3对测得的电子密度、设定值进行处 理，反馈调节信号给探针控制装置203、电源装置4和气体装置5对其进行再次 的调节，通过循环反馈，得到所需要的等离子体电子密度。进而能够得到稳定 的且精度较高的等离子体电子密度。图4是设置探针在距离管口不同的距离处 测得亦是生成的等离子体射流的电子密度分布图。
在第二个实施例中，如图4和5所示，等离子体射流101是通过32根排成 紧凑型的4×8的正方形石英管103生成的等离子体射流阵列。在本实施例中， 由于石英管103与实例1相比有较多的等离子体射流管，每只管子之间的影响 加强且不可忽略，故而需要经过较实例1更长的时间来不断反馈使电子密度值 收敛来达到稳定。图5是设置探针204在距离管口不同的距离处测得亦是生成 的等离子体射流101的电子密度分布图。
上面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理 解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的 普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精 神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保 护之列。

Claims (10)

1.一种等离子体射流阵列非均匀等离子体产生装置，其特征在于，包括射流装置(1)，所述射流装置(1)包括气体导管(104)，所述气体导管(104)前侧设置有石英管(103)，石英管(103)内布置有高压电极(102)，所述高压电极(102)与电源装置(4)连接；所述石英管(103)的前侧设置有诊断装置(2)，所述诊断装置(2)包括探针(204)，探针(204)的后部分别与探针控制装置(203)和测量传感器(202)连接；所述气体导管(104)与气体装置(5)连接，所述气体装置(5)、电源装置(4)、诊断装置(2)分别与控制装置(3)连接，所述控制装置(3)包括控制器(302)。
2.根据权利要求1所述的等离子体射流阵列非均匀等离子体产生装置，其特征在于，所述控制装置(3)包括与控制器(302)连接的接口单元(303)。
3.根据权利要求2所述的等离子体射流阵列非均匀等离子体产生装置，其特征在于，所述诊断装置(2)包括与测量传感器(202)连接的光电转换器(201)。
4.根据权利要求3所述的等离子体射流阵列非均匀等离子体产生装置，其特征在于，所述光电转换器(201)通过光纤(304)与接口单元(303)连接。
5.根据权利要求2所述的等离子体射流阵列非均匀等离子体产生装置，其特征在于，所述电源装置(4)包括与高压电极(102)连接的电源调节电路(401)，所述电源调节电路(401)与高压脉冲电源(402)连接。
6.根据权利要求5所述的等离子体射流阵列非均匀等离子体产生装置，其特征在于，所述高压脉冲电源(402)通过总线(305)与接口单元(303)连接。
7.根据权利要求2所述的等离子体射流阵列非均匀等离子体产生装置，其特征在于，所述气体装置(5)包括与气体导管(104)连接的气罐(502)。
8.根据权利要求7所述的等离子体射流阵列非均匀等离子体产生装置，其特征在于，所述气罐(502)输出端上设置有排气阀(503)，所述排气阀(503)上设置有排气阀控制装置(501)。
9.根据权利要求8所述的等离子体射流阵列非均匀等离子体产生装置，其特征在于，所述排气阀控制装置(501)通过总线(305)与接口单元(303)连接。
10.根据权利要求1或2所述的等离子体射流阵列非均匀等离子体产生装置，其特征在于，所述控制器(302)与显示器(301)连接。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109951942A (zh) * 2019-04-28 2019-06-28 电子科技大学 尘埃等离子体生成***
CN110231623A (zh) * 2019-04-22 2019-09-13 电子科技大学 一种探测等离子体性质的准光光路装置
CN110944441A (zh) * 2019-11-25 2020-03-31 国网重庆市电力公司电力科学研究院 一种可调等离子体射流装置和喷涂***
CN111988901A (zh) * 2020-08-12 2020-11-24 河北大学 产生电子密度可调制型的等离子体光子晶体的装置及方法
CN113597078A (zh) * 2021-08-24 2021-11-02 上海交通大学 多通道电容耦合式等离子体射流装置及工作方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102209425A (zh) * 2011-01-08 2011-10-05 大连理工大学 一种射频放电等离子体诊断装置
CN102573257A (zh) * 2012-01-11 2012-07-11 西安电子科技大学 大面积均匀等离子体电子密度控制***
CN104624138A (zh) * 2015-02-04 2015-05-20 中国科学院电工研究所 一种等离子体射流阵列均匀处理水溶液装置及处理方法
CN206004987U (zh) * 2016-09-09 2017-03-08 国网江苏省电力公司电力科学研究院 一种工作气体和外部环境气体可控的等离子体射流发生与参数诊断***
CN106856644A (zh) * 2017-01-04 2017-06-16 京东方科技集团股份有限公司 等离子体射流装置
CN107087338A (zh) * 2017-05-17 2017-08-22 哈尔滨工业大学 一种气体放电型等离子体密度自动调控***及装置
EP3225083A1 (fr) * 2014-11-26 2017-10-04 Centre National de la Recherche Scientifique (C.N.R.S.) Procede et dispositif de generation d'une pluralite de jets de plasma froid a pression atmospherique
CN108521707A (zh) * 2018-04-19 2018-09-11 哈尔滨工业大学 等离子体密度的两级调控方法及***

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102209425A (zh) * 2011-01-08 2011-10-05 大连理工大学 一种射频放电等离子体诊断装置
CN102573257A (zh) * 2012-01-11 2012-07-11 西安电子科技大学 大面积均匀等离子体电子密度控制***
EP3225083A1 (fr) * 2014-11-26 2017-10-04 Centre National de la Recherche Scientifique (C.N.R.S.) Procede et dispositif de generation d'une pluralite de jets de plasma froid a pression atmospherique
CN104624138A (zh) * 2015-02-04 2015-05-20 中国科学院电工研究所 一种等离子体射流阵列均匀处理水溶液装置及处理方法
CN206004987U (zh) * 2016-09-09 2017-03-08 国网江苏省电力公司电力科学研究院 一种工作气体和外部环境气体可控的等离子体射流发生与参数诊断***
CN106856644A (zh) * 2017-01-04 2017-06-16 京东方科技集团股份有限公司 等离子体射流装置
CN107087338A (zh) * 2017-05-17 2017-08-22 哈尔滨工业大学 一种气体放电型等离子体密度自动调控***及装置
CN108521707A (zh) * 2018-04-19 2018-09-11 哈尔滨工业大学 等离子体密度的两级调控方法及***

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘文正等: "阵列式等离子体射流的特性研究", 《北京交通大学学报》 *
叶超等: "《低气压低温等离子体诊断原理与技术》", 30 June 2010 *
孙姣等: "一种新型大气压毛细管介质阻挡放电冷等离子体射流技术", 《物理学报》 *
方志等: "HMDSO 添加对大气压 Ar 等离子体射流阵列放电特性的影响", 《高压电技术》 *
方志等: "大气压 He 中 2 维射流阵列放电特性的影响因素", 《高压电技术》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110231623A (zh) * 2019-04-22 2019-09-13 电子科技大学 一种探测等离子体性质的准光光路装置
CN109951942A (zh) * 2019-04-28 2019-06-28 电子科技大学 尘埃等离子体生成***
CN110944441A (zh) * 2019-11-25 2020-03-31 国网重庆市电力公司电力科学研究院 一种可调等离子体射流装置和喷涂***
CN111988901A (zh) * 2020-08-12 2020-11-24 河北大学 产生电子密度可调制型的等离子体光子晶体的装置及方法
CN113597078A (zh) * 2021-08-24 2021-11-02 上海交通大学 多通道电容耦合式等离子体射流装置及工作方法
CN113597078B (zh) * 2021-08-24 2022-06-28 上海交通大学 多通道电容耦合式等离子体射流装置及工作方法

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