KR101576600B1 - Dielectric barrier discharge type atmospheric plasma generating device using plasma seed - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유전체 장벽 방전 기반의 대기압 플라즈마 발생소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대기압 플라즈마 발생 소자의 전극 내구성 향상을 위한 유전체층이 전극에 형성된 플라즈마 발생 소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an atmospheric pressure plasma generating element based on dielectric barrier discharge, and more particularly, to a plasma generating element having a dielectric layer formed on an electrode for improving electrode durability of an atmospheric pressure plasma generating element.
일반적으로 플라즈마란 제4의 물질상태로서 외부에서 가해진 전기장 등에 의해 생성된 이온, 전자, 라디칼 등과 중성입자로 구성되고, 거시적으로는 전기적 중성을 이루고 있는 물질상태이며, 이러한 플라즈마 내의 이온, 전자, 라디칼 등을 이용하여 재료의 표면 개질, 에칭, 코팅, 살균, 소독, 오존 생성, 염색, 폐수, 수돗물 정화, 공기 정화, 고 휘도 램프 등의 분야에 널리 쓰이고 있다.Generally, a plasma is a state of a substance which is composed of ions, electrons, radicals, and neutral particles generated by an electric field externally applied as an external substance, and is in a state of being macroscopically electrically neutral, and ions, electrons, and radicals And is widely used in the fields of surface modification, etching, coating, sterilization, disinfection, ozone generation, dyeing, wastewater, tap water purification, air purification, and high luminance lamps.
이러한 플라즈마는 발생 압력에 따라 저압(수 mmTorr ~ 수 Torr) 플라즈마와 대기압(수 Torr ~ 760 Torr) 플라즈마로 구분할 수 있는데, 이중 저압 플라즈마는 플라즈마의 생성이 용이하나, 저압의 상태를 유지하기 위한 진공 챔버, 배기 장치 등의 추가적인 장비가 필요하여 장치의 부피가 크고, 이러한 장비들의 비용 역시 고가라는 문제점이 있다. 반면에 대기압 플라즈마는 대기압(760 Torr) 상태에서 플라즈마를 생성시키므로 고비용의 진공 장비들이 필요하지 않고, 연속공정이 가능하다는 이점이 있다.Such a plasma can be divided into a low pressure (several mmTorr to several Torr) plasma and an atmospheric pressure (several Torr to 760 Torr) plasma depending on the generation pressure. The double low pressure plasma is easy to generate plasma, There is a problem that the equipment is bulky and the cost of such equipment is also high. On the other hand, since the atmospheric pressure plasma generates plasma at the atmospheric pressure (760 Torr), there is an advantage that high-cost vacuum equipment is not required and continuous processing is possible.
일반적으로, 대기압 플라즈마는 펄스 코로나 방전(pulsed corona discharge)과 유전체 장벽 방전(dielectric barrier discharge)이 공지되어 있다. 펄스 코로나 방전은 고전압의 펄스 전원을 이용하여 플라즈마를 생성하는 기술이며, 유전체 장벽 방전은 두 개의 전극 중 적어도 하나에 유전체를 형성하고 두 전극에 수십 Hz 내지 수 MHz의 주파수를 가진 전원을 인가하여 플라즈마를 생성하는 기술이다.Generally, pulsed corona discharge and dielectric barrier discharge are known as atmospheric plasma. The pulse corona discharge is a technique of generating a plasma using a high voltage pulse power source. The dielectric barrier discharge is formed by forming a dielectric on at least one of two electrodes, applying a power source having a frequency of several tens Hz to several MHz to two electrodes, .
-펄스 코로나 방전-- Pulse corona discharge -
코로나는 뾰족한 형태의 음극과 평편한 형태의 대응 전극으로 구성된다. 음극선에 음의 고압이 인가되면 이 전극으로부터 방출된 전자들이 입자와 충돌하여 양이온들이 생성되고, 이 양이온은 전기적인 인력으로 인해 음극으로 가속되고 음극과 충돌하여 고에너지의 이차 전자들을 방출시킨다. 이러한 고 에너지 전자와 무거운 입자들은 비탄성 충돌을 일으켜 화학적으로 반응성이 있는 화학종을 생성한다. The corona is composed of a pointed cathode and a flat electrode. When a negative high voltage is applied to the cathode, electrons emitted from the cathode collide with the particles to generate positive ions. The positive ions accelerate to the cathode due to electrical attraction and collide with the cathode to emit high energy secondary electrons. These high-energy electrons and heavy particles create inelastic collisions that produce chemically reactive species.
상기 코로나 방식의 전극은 제작이 간단하며, 구조 또한 간단하므로 가격이 저렴하지만 방전시 다량의 오존이 생성되고 그 수명이 길어 인체에 해를 끼치며, 아울러 발생 되는 음이온의 수명이 매우 짧은 편이고, 자외선의 생성량도 적어 살균 효과도 약하다.Since the corona type electrode is simple to manufacture and simple in structure, it is inexpensive. However, since a large amount of ozone is generated during discharge and the lifetime thereof is long, it causes harm to the human body and the life time of negative ions generated is very short. The production amount is also small, and the sterilization effect is also weak.
또한 플라즈마 체적이 매우 작기 때문에, 처리 면적이 작은 영역으로 한정되므로, 처리 면적을 늘리기 위해 음극의 개수를 증가시킨 방식도 있지만, 이 경우 역시 전극 간격에 수직하는 방향으로 마이크로 아크(스트리머)를 생성하고 이러한 스트리머는 통상 같은 곳에 집중되므로 처리효과가 국부적으로 나타나게 한다.Further, since the plasma volume is very small, the treatment area is limited to a small area. Therefore, there is a method in which the number of cathodes is increased in order to increase the treatment area. In this case, however, microarcs (streamers) are generated in a direction perpendicular to the electrode intervals And these streamers are usually concentrated in the same place, so that the treatment effect is localized.
이러한 문제를 피하기 위하여 유전체 장벽 방전이 제안되었다.A dielectric barrier discharge has been proposed to avoid this problem.
-유전체 장벽 방전-- Dielectric barrier discharge -
유전체 장벽 방전 방식은 대기압에서 고출력 방전을 발생시킬 수 있으며, 또한 복잡한 펄스 전력 공급기가 없어도 되기 때문에 산업체에서 널리 이용되고 있으며, 특히 오존 발생, CO2 레이저, 자외선 광원, 오염물질 처리 등에 널리 응용되고 있다.The dielectric barrier discharge method is widely used in industry because it can generate a high output discharge at atmospheric pressure and does not require a complicated pulse power supply. Especially, it is widely applied to ozone generation, CO 2 laser, ultraviolet light source and pollutant treatment .
유전체 장벽 방전 장치는 두 개의 평행한 금속 전극으로 구성되어 있고, 최소한 상기 금속 전극 중 하나는 유전체층으로 덮여있다. 절연체를 사용하게 되면 직류 전력의 경우 전극을 통한 전류의 흐름이 불가능하므로 교류(AC) 전력을 이용하여 플라즈마를 발생시킨다. 안정적인 플라즈마 발생을 위하여 전극간 간격은 수 밀리미터로 제한되며 플라즈마 가스는 이 간격 사이로 흘러간다.The dielectric barrier discharge device is comprised of two parallel metal electrodes, at least one of the metal electrodes being covered by a dielectric layer. If an insulator is used, the current can not flow through the electrode in the case of DC power, so that the plasma is generated by using the AC power. For stable plasma generation, the gap between electrodes is limited to a few millimeters, and the plasma gas flows between these gaps.
이러한 유전체 장벽 방전은 국부적으로 파동이나 잡음을 일으키는 방전이 존재하지 않기 때문에 조용한 방전(silence discharge)이라고 부르기도 한다. 방전은 사인함수 혹은 펄스 형의 전원으로 점화된다. 작동 가스의 조성, 전압 및 주파수에 따라 방전은 필라멘트 형태 혹은 글로우 형태가 된다. 필라멘트 형태의 방전은 유전체층의 표면에서 발달하는 마이크로 방전 또는 스트리머(streamer)에 의해 만들어진다.These dielectric barrier discharges are sometimes referred to as silence discharges because they do not have locally pulsating or noise-causing discharges. The discharge is ignited by a sine function or a pulsed power supply. Depending on the composition, voltage and frequency of the working gas, the discharge is in the form of filament or glow. Discharge in the form of a filament is made by a micro discharge or a streamer developing on the surface of the dielectric layer.
이때 유전체층의 역할은 반전 전류를 차단하고 아크로의 전이를 피할 수 있게 하여 연속되는 펄스 모드에서 작업을 가능하게 하고, 유전체 표면에 전자가 축적되어 표면에 무작위로 스트리머를 배분하여 균일한 방전을 유도하는 것이다. 하지만 유전체 삽입으로 방전 전압이 높아지는 단점이 있어 고전압의 전원이 요구된다.
In this case, the role of the dielectric layer is to block the inversion current and avoid the transition of the arc, thereby enabling the operation in the continuous pulse mode and accumulating electrons on the dielectric surface to randomly distribute the streamer to the surface to induce a uniform discharge . However, since the insertion of the dielectric is disadvantageous in that the discharge voltage is increased, a high voltage power source is required.
한편, 종래의 대기압 플라즈마 장치는 저압 플라즈마 장치에 비해서는 부피가 작지만 일반적인 기기들과 비교해서는 여전히 큰 부피로 구성되었는데, 이러한 특성상 소형화된 기기나 의료용 기기 등의 다양한 분야에 적용되기가 어려웠다. 구체적으로, 방전 개시 전압으로 고전압을 사용하므로 생명체에 직접 영향을 주는 기기들에는 적용되기가 힘들었고, 일정한 거리로 배치되는 캐소드와 애노드의 전극 구성상 소형화하는 데에 한계가 있어서, 소형 기기에 적용되기가 어려웠다.The conventional atmospheric pressure plasma apparatus has a volume smaller than that of the low pressure plasma apparatus but is still large in volume as compared with general apparatuses. Due to such characteristics, it is difficult to apply the apparatus to various fields such as a miniaturized apparatus or a medical apparatus. Specifically, since the discharge starting voltage is a high voltage, it is difficult to apply to devices that directly affect life, and there is a limit in miniaturization of the cathode and anode electrodes disposed at a certain distance, Was difficult.
미국 특허 제6,228,330호는 RF(radio frequency)플라즈마에 소량의 산소를 첨가하여 대기압 상온의 비평형 플라즈마를 발생시켜 화학생물 작용제의 소독과 살균, 표면에칭 등에 이용하는 것에 관하여 기술하고 있다. 그러나, 플라즈마 가스로서 많은 양의 값비싼 헬륨을 사용하고 있으며 표면처리 효과를 증대시키기 위하여 많은 양의 산소를 주입할 경우, 글로우 방전에서 아크 방전으로 전이하여 효율이 급격히 떨어지고 장비가 과열될 우려가 있다.U.S. Patent No. 6,228,330 discloses that a small amount of oxygen is added to a radio frequency (RF) plasma to generate a non-equilibrium plasma at normal temperature and atmospheric pressure to be used for disinfection, sterilization, and surface etching of a chemical biological agent. However, when a large amount of expensive helium is used as the plasma gas and a large amount of oxygen is injected in order to increase the surface treatment effect, the efficiency is rapidly reduced from the glow discharge to the arc discharge, and the equipment may be overheated .
이에, 본 출원인은 대기압 플라즈마 발생소자에 관한 한국 특허 제1,369,274호를 제안한 바 있으며, 이는 구체적으로 애노드와 제1캐소드 사이에서 씨드 플라즈마를 생성시키고, 상기 씨드 플라즈마를 이용하여 애노드와 제2캐소드 사이에서 플라즈마를 발생시키는 소자에 관한 것이다. 그러나, 플라즈마가 생성되면서 스퍼터링(sputtering)으로 인하여 이온들이 전극과 충돌을 하게 되면서, 전극을 구성하고 있는 금속이온이 떨어져 나가 전극의 표면이 손상되고, 전극 주변에 금속 입자들이 쌓이게 되어, 소자의 작동불량이나 고장이 유발되거나 소자의 수명이 단축되는 문제점이 있다.The present applicant has proposed Korean Patent No. 1,369,274 for an atmospheric-pressure plasma generating element, which specifically generates a seed plasma between the anode and the first cathode, and uses the seed plasma to generate a plasma between the anode and the second cathode To a device for generating a plasma. However, as the plasma is generated, the ions collide with the electrode due to sputtering, so that the metal ions constituting the electrode are separated, the surface of the electrode is damaged, and the metal particles are accumulated around the electrode, There is a problem that defects or failures are caused or the lifetime of the device is shortened.
따라서, 본 발명에서는 300 볼트 내외 저전압에서 안정적으로 대기압 플라즈마를 생성할 수 있는 대기압 플라즈마 발생 소자의 내구성을 향상시킬 수 있는 방법을 제안하고 있으며 이를 통해, 그동안 대기압 플라즈마 적용이 어려웠던 다양한 분야에 소형화된 플라즈마 발생 소자의 적용 가능성을 확대하고자 한다.Accordingly, the present invention proposes a method for improving the durability of an atmospheric pressure plasma generating device capable of stably generating an atmospheric pressure plasma at a low voltage of about 300 volts or less. In this way, And to extend the applicability of the generated devices.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플라즈마 발생 시 필요한 진공 펌프 및 고전압의 전원이 없어도 대기압에서 저전압을 사용하여 안정적으로 플라즈마를 생성시킬 수 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art described above, and it is an object of the present invention to provide a vacuum pump capable of generating a plasma stably using atmospheric pressure and low voltage without a vacuum pump and a high voltage power source.
또한, 플라즈마를 생성시키는 애노드와 제2캐소드 중 적어도 하나 이상의 전극에 유전체층을 형성시킴으로서, 플라즈마 생성시 상기 애노드 또는 상기 제2캐소드를 구성하고 있는 금속이온이 떨어져 나가 전극의 표면이 손상되는 것을 방지하여, 소자의 수명을 증가시켜고, 전극의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유전체 장벽 방식의 대기압 플라즈마 발생 소자를 제공한다. In addition, by forming a dielectric layer on at least one of the anode and the second cathode for generating plasma, metal ions constituting the anode or the second cathode are separated during plasma generation to prevent the surface of the electrode from being damaged A dielectric barrier type atmospheric plasma generating element capable of increasing the lifetime of the device and improving the reliability of the electrode is provided.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따라 플라즈마 생성을 위한 애노드(anode), 상기 애노드(anode)와의 사이에서 씨드 플라즈마(seed plasma)를 생성시키는 제1캐소드(cathod) 및 상기 씨드 플라즈마를 이용하여 상기 애노드와의 사이에서 플라즈마를 발생시키는 제2캐소드를 포함하고, 상기 제1캐소드가 상기 애노드와 상기 제2캐소드 사이의 공간에 위치하며, 상기 제1캐소드와 제2캐소드 사이의 거리는 상기 제1캐소드와 애노드 사이의 거리보다 길어, 상기 제1캐소드를 기준으로 상기 애노드와 제2캐소드가 비대칭(asymmetric structure)으로 배치되고, 스퍼터링(Sputtering) 현상에 따른 상기 애노드 또는 상기 제2캐소드의 손상을 방지하고 내구성을 증가시키기 위하여, 상기 애노드와 제2캐소드 중 적어도 하나 이상의 전극 표면에 유전체 층(dielectric layer)이 형성된다. 다시 말해, 애노드 표면에만 혹은 제2캐소드 표면에만 혹은 애노드와 제2캐소드의 표면 모두에 유전체층이 형성될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus including: an anode for plasma generation; a first cathode for generating a seed plasma with the anode; And a second cathode for generating a plasma between the anode and the anode using the seed plasma, wherein the first cathode is located in a space between the anode and the second cathode, and the first cathode and the second cathode The distance between the anode and the anode is longer than the distance between the first cathode and the anode, the anode and the second cathode are arranged in an asymmetric structure with respect to the first cathode, 2 In order to prevent damage to the cathode and increase durability, it is preferable that at least one electrode surface of the anode and the second cathode has a dielectric It is formed (dielectric layer). In other words, the dielectric layer can be formed only on the anode surface or only on the second cathode surface, or on both the anode and the surface of the second cathode.
상기 애노드의 표면에 앞서 언급한 유전체층이 형성되는 경우에, 상기 애노드의 표면에 형성된 유전체층은 상기 제2캐소드와 마주보는 표면측에는 형성되지만, 상기 제1캐소드와 마주보는 표면 측에는 형성되지 않고, 상기 유전체층의 재질은, 세라믹(ceramics), 석영(quartz), 유리(glass), 근청석(cordierite), 뮬라이트(mullite), 지르코니아(zirconia), 티타니아(titania), 산화마그네슘(MgO), 산화규소(SiO2), 질화규소(SiN), 산화알루미늄(Al2O3), 탄화규소(SiC) 및 산화아연(ZnO)으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물이다.When a dielectric layer is formed on the surface of the anode, a dielectric layer formed on the surface of the anode is formed on the surface side facing the second cathode, but not on the surface facing the first cathode, The material of which is selected from ceramics, quartz, glass, cordierite, mullite, zirconia, titania, magnesium oxide (MgO), silicon oxide 2 ), silicon nitride (SiN), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon carbide (SiC) and zinc oxide (ZnO).
상기 애노드와 제1캐소드 사이의 거리는, 저전압에서 씨드 플라즈마 방전을 개시할 수 있는 거리 수 ㎛ 내지 수십 ㎛로 배치되고, 상기 애노드와 제2캐소드 사이의 거리는 저전압에서 플라즈마 방전을 개시할 수 없는 거리인 수십 ㎛ 내지 수 ㎜로 배치된다.The distance between the anode and the first cathode is set to a few micrometers to several tens of micrometers at which the seed plasma discharge can be initiated at a low voltage and the distance between the anode and the second cathode is a distance at which the plasma discharge can not start at a low voltage Mu] m to several mm.
상기 애노드, 제1캐소드 및 제2캐소드는 하나의 기판상에 형성되고, 상기 애노드, 제1캐소드 및 제2캐소드가 하나의 그룹을 이루며, 적어도 2개 이상의 상기 그룹이 소형 기판상에 어레이(array) 형태로 집적화 되어있다. Wherein the anode, the first cathode and the second cathode are formed on one substrate, and the anode, the first cathode and the second cathode form one group, and at least two or more of the groups are arranged on an array ).
상기 기판은 유리, 실리콘 또는 플렉시블(flexible)한 기판이다.The substrate is glass, silicon or a flexible substrate.
애노드와 제1캐소드 사이에는 펄스전원이 연결되고, 상기 애노드와 제2캐소드 사이에는 AC 전원으로 연결된다.A pulse power source is connected between the anode and the first cathode, and an AC power source is connected between the anode and the second cathode.
본 발명의 일 실시예에 따른 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생 소자는, 대기압 플라즈마의 방전 개시 전압을 현저하게 낮출 수 있다. 구체적으로, 종래의 대기압 플라즈마보다 현저히 낮은 수백 볼트(V)의 방전 전압을 통해서도 대기압 플라즈마를 안정적으로 발생시킬 수 있다.The atmospheric pressure plasma generating device of the dielectric barrier discharge type according to an embodiment of the present invention can remarkably lower the discharge starting voltage of the atmospheric plasma. Specifically, the atmospheric pressure plasma can be stably generated even through the discharge voltage of several hundreds of volts (V) significantly lower than that of the conventional atmospheric pressure plasma.
또한, 상대적인 배치 거리의 차이가 있는 세 개의 전극 구조를 통하여, 소형화된 상태에서도 안정적으로 플라즈마를 발생시킬 수 있어, 저전압 동작을 위해 마이크로미터 스케일의 매우 근접한 거리로 전극을 배치하여도, 스퍼터링에 의해 전극이 붙어버리는 문제점이 발생하지 않는다.In addition, it is possible to stably generate plasma even in a miniaturized state through the three electrode structures having a difference in relative arrangement distance. Even if electrodes are arranged at a very close distance of the micrometer scale for low voltage operation, There is no problem that the electrodes stick to each other.
그리고, 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생 소자의 표면에 유전체 층을 형성시켜, 대기압 플라즈마 발생 소자인 전극 표면에 손상을 방지할 수 있고, 전극의 수명을 향상시킬 수 있으며, 전극의 신뢰성을 제고할 수 있다.A dielectric layer can be formed on the surface of the atmospheric pressure plasma generating element of the dielectric barrier discharge type to prevent damage to the surface of the electrode serving as the atmospheric pressure plasma generating element and to improve the lifetime of the electrode, .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자의 전극 배치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자의 전극 구성을 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자의 전원구성을 도시한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자가 기판상에 집적화된 형상을 도시한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자들을 소형 기판상에 어레이(array) 형태로 집적화된 형상을 도시한 모식도이다.1 is a perspective view illustrating an electrode arrangement of an atmospheric pressure plasma generating device according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing an electrode configuration of an atmospheric pressure plasma generating device according to another embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram showing a power supply configuration of an atmospheric pressure plasma generating device of a dielectric barrier discharge type according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration in which an atmospheric pressure plasma generating device of a dielectric barrier discharge type according to another embodiment of the present invention is integrated on a substrate.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration in which atmospheric pressure plasma generating devices of a dielectric barrier discharge type according to another embodiment of the present invention are integrated in the form of an array on a small substrate.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Prior to the description, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and should be construed in accordance with the technical concept of the present invention.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including" an element, it is understood that it may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms "first "," second ", and the like are intended to distinguish one element from another, and the scope of the right should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
본 명세서에서 "대기압"이란 용어는, 500 Torr 내지 900 Torr 범위의 압력을 지칭하는 것으로 사용될 수 있다.
As used herein, the term "atmospheric pressure" may be used to refer to a pressure in the range of 500 Torr to 900 Torr.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생 소자는, 플라즈마 생성을 위한 애노드(anode, 100), 상기 애노드와의 사이에서 씨드 플라즈마(seed plasma, 110)를 생성시키는 제1캐소드(cathod, 200), 상기 씨드 플라즈마(110)를 이용하여 상기 애노드와의 사이에서 플라즈마를 발생시키는 제2캐소드(cathod, 300), 상기 애노드(100), 제1캐소드(200) 및 제2캐소드(300)가 형성될 수 있는 기판(400)을 포함할 수 있다.1, an atmospheric-pressure plasma generating device of a dielectric barrier discharge type according to an embodiment of the present invention includes an
상기 애노드(anode, 100)는 플라즈마 생성을 위한 전극으로서, 상기 제1캐소드(200) 및 제2캐소드(300)와 플라즈마 방전 전극을 구성하여 대기압 상태에서 플라즈마를 방전시키는 구성을 의미한다.The
또한, 상기 제1캐소드(200)는 상기 애노드(100)와의 사이에서 씨드 플라즈마(seed plasma, 110)를 생성시키기 위한 플라즈마 전극을 의미한다.In addition, the
그리고, 상기 제2캐소드(300)는, 상기 애노드(100)-제1캐소드(200) 사이에서 발생되는 씨드 플라즈마(110)를 이용하여, 상기 애노드(100)와의 사이에서 대기압 플라즈마(120)를 발생시키는 구성을 의미한다. 구체적으로, 상기 씨드 플라즈마(110)에서 생성된 애프터 글로우(after glow) 이온을 초기 캐리어(initiation carrier)로 이용하여 글로우 방전(glow discharge)을 발생시켜, 대기압 플라즈마(120)를 형성시킬 수 있다.The
상기 애노드(100), 제1캐소드(200) 및 제2캐소드(300)의 전극배치를 살펴보면, 3개의 전극들은 서로 상대적인 거리에 차이가 있도록 배치되는데, 바람직하게는 상기 애노드(100)-제1캐소드(200)의 거리(L1)가 상기 애노드(100)-제2캐소드(300)의 거리(L2)보다 더 짧은 상태로 배치되어야 한다. The three electrodes are arranged to have a difference in relative distance with respect to the
구체적으로 상기 애노드(100)-제2캐소드(200)의 거리(L2)는 파센의 법칙(Pachen's law)에 따라 저전압(수백 V), 바람직하게는 100 내지 600 V에서 플라즈마 초기 방전을 일으킬 수 있는 근접거리(마이크로미터 스케일, 예컨데 300V의 저전압을 인가하는 경우에는 약 10 ㎛)로 배치되어야 하고, 상기 애노드(100)-제2캐소드(300)의 거리(L2)는 상기 애노드(100)-제1캐소드(200)의 거리(L1)보다 긴 거리(수십 ㎛ 내지 수 ㎜ 스케일)로 배치되어야 하는데, 이러한 전극 배치로 형성되어야 상기 애노드(100)-제1캐소드(200) 사이에서 초기 방전에 의한 씨드 플라즈마(110)가 저전압에서 형성될 수 있으며, 이러한 씨드 플라즈마(110)를 기초로 상기 애노드(100)-제2캐소드(300) 사이에서 안정적인 대기압 플라즈마(120)가 발생될 수 있기 때문이다. Specifically, the distance L2 between the
바람직하게는, 상기 제1캐소드(200)-제2캐소드(300)의 거리(L2)는 상기 애노드(100)-제1캐소드(200)의 거리(L1)보다 더 길게 배치되어, 상기 애노드(100), 제1캐소드(200), 제2캐소드(300)는 비대칭(asymmetric sstructure)의 구조로 배치되어, 저전압과 소형화조건에서도 안정적으로 플라즈마를 발생시킬 수 있다.Preferably, the distance L2 between the
구체적으로, 상기 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자는, 상기 애노드(100)-제1캐소드(200)의 거리(L1)를 저전압에서도 플라즈마 방전을 개시할 수 있는 거리인 수 ㎛ 내지 수십 ㎛로 형성하되, 저전압을 초기 일정 시간 동안만 인가하여서, 상기 애노드(100)-제1캐소드(200) 전극이 붙는 것을 방지할 수 있다. 또한 상기 애노드(100)와 제1캐소드(200)에서 발생되는 씨드 플라즈마(110)를 씨드(seed)로 이용하여 상기 애노드(100)-제2캐소드(300) 사이에서 플라즈마(120)를 발생시키기 때문에, 상기 애노드(100)-제2캐소드(300) 사이의 거리(L2)를 파센법칙에 의해 계산된 거리보다 더 충분하게 이격시킬 수 있어, 스퍼터링에 의해 상기 애노드(100)-제2캐소드(300) 전극이 붙는 것을 방지할 수 있다. Specifically, the atmospheric-pressure plasma generating device of the dielectric barrier discharge method has a distance L1 between the
또한, 상기 애노드(100), 제1캐소드(200), 제2캐소드(300)에는 플라즈마 발생에 필요한 전력을 공급하는 전원장치가 연결되게 되는데, 이러한 상기 전원장치는 상기 애노드(100), 제1캐소드(200) 또는 제2캐소드(300) 사이에 전압을 인가할 때 수백 볼드(V) 스케일의 저전압을 인가하게 된다. 따라서, 수천 또는 수만 볼트(V) 수준의 고전압이 인가되는 종래의 대기압 플라즈마 발생 장치에 비해, 현저히 낮은 전압을 인가하면서 대기압 플라즈마의 발생을 유도하게 된다.A power supply unit for supplying power required for plasma generation is connected to the
구체적으로, 상기 전원장치에 의해 상기 애노드(100), 제1캐소드(200), 제2캐소드(300)에는 저전압(수백 V)이 인가하게 되는데, 먼저 상기 애노드(100)-제1캐소드(200) 사이에는 씨드 플라즈마(110)를 유도하기 위한 초기 일정시간 동안에만 저전압(수백 V)이 인가될 수 있으며, 상기 애노드(100)-제2캐소드(300) 사이에는 전체 동작시간 동안 저전압(수백 V)이 인가될 수 있다. 따라서, 초기 일정시간 동안 상기 애노드(100)-제2캐소드(200) 사이에 인가된 저전압에 의해 씨드 플라즈마(110)가 발생하고, 이러한 씨드 플라즈마(110)가 저전압이 연속적으로 인가되고 있는 상기 애노드(100)-제2캐소드(300)사이에 전달되어서, 대기압 플라즈마(120) 방전이 지속적으로 일어나게 된다.Specifically, a low voltage (several hundreds of V) is applied to the
상기 기판(400)은, 상기 애노드(100), 상기 제1캐소드(200), 상기 제2캐소드(300)가 배치될 수 있는 몸체 역할을 하는 구성으로서, 다각형, 원 등 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 수십 제곱 미리미터 이하 스케일의 소형 기판의 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 기판(400)의 재질도 유리, 실리콘, 플랙시블(flexible) 기판 등 다양하게 형성될 수 있다.The
이러한 상기 기판(400)에는 상기 애노드(100), 상기 제1캐소드(200), 상기 제2캐소드(300)가 일정한 거리를 이루며 배치되어 있는데, 상기 애노드(100)가 상기 제1캐소드(200)보다 상기 제2캐소드(300)에 더 근접하여 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 기판(400)에는 상기 애노드(100), 상기 제1캐소드(200), 상기 제2캐소드(300)가 마이크로미터 스케일로 배치되게 되는데, 이에 따라 다수개의 애노드(100), 다수개의 제1캐소드(200), 다수개의 제2캐소드(300)가 기판(400)상에 집적화된 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자를 기판(400)이라는 매개체를 통해 표준화/규격화할 수 있으며, 이러한 표준화/규격화된 기판(400)을 소형으로 형성하여 다양한 응용 제품 분야에 적용할 수 있다.The
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자는 반응가스 공급장치와 연결될 수 있는데, 이러한 상기 반응가스 공급장치가 공급하는 반응가스를 이용하여 플라즈마 방전을 일으킬 수 있다. 구체적으로, 상기 반응가스 공급장치에 의한 반응가스가 상기 애노드(100)-제1캐소드(200) 및 상기 애노드(100)-제2캐소드(300) 사이에 공급되어서 플라즈마 방전이 발생될 수 있는데, 여기서 상기 반응가스들은 아르곤, 헬륨, 질소, 산소, 공기 또는 이들의 혼합물 등 다양한 종류로 형성될 수 있다.Meanwhile, the atmospheric pressure plasma generating device of the dielectric barrier discharge type according to an embodiment of the present invention can be connected to the reactive gas supply device, and plasma discharge can be generated using the reactive gas supplied from the reactive gas supply device. Specifically, the reaction gas supplied by the reaction gas supply device may be supplied between the
도 2 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자의 전극 구성을 상세히 설명한다.2 to 3, the electrode configuration of the atmospheric pressure plasma generating device of the dielectric barrier discharge method of the present invention will be described in detail.
먼저 도 2를 보면, 상기 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자는 기판(400)상에 형성되는 애노드(100), 제1캐소드(200), 제2캐소드(300)를 포함하고, 상기 애노드(100) 또는 상기 제2캐소드(300)에는 각각 유전체층(101, 301)이 형성된다.2, the atmospheric-pressure plasma generating device of the dielectric barrier discharge type includes an
상기 애노드(100)-제1캐소드(200)는 상기 기판(400)과 수직인 방향으로 이격되는 거리를 가지고, 상기 애노드(100)-제2캐소드(300)는 상기 기판(400)과 수평인 방향으로 이격되는 거리(L2)를 가진다. 따라서, 상기 애노드(100)-제1소드(200 상기 애노드(100)-제2캐소드(300) 사이에 저전압이 인가되면, 상기 애노드(100)-제1캐소드(200) 사이에는 수직 방향의 씨드 플라즈마(110)가 발생되며, 상기 애노드(100)-제2캐소드(300) 사이에는 수평 방향의 대기압 플라즈마(120)가 발생하기 된다. 상기 대기압 플라즈마(120)는 기판 위 수평방향으로 형성되므로, 생성된 이온, 전자 및 라디칼을 기판 밖으로 원활하게 공급할 수 있는 장점이 있다.The
한편, 상기 애노드(100)-제1캐소드(200)가 이격되는 거리(L1)는, 파센의 법칙에 따라 수백 V 크기의 저전압에서도 초기 플라즈마 방전이 일어날 수 있을 정도로 짧아야 하는데, 바람직하게는 3 내지 90 ㎛인 것이고, 5 내지 70 ㎛인 것이 더욱 바람직하다. 예를 들어 저전압으로 300 V가 인가되는 경우에는 10 ㎛ 정도의 거리가 되어야 한다. 또한, 상기 애노드(100)-제2캐소드(300)의 거리(L2)는, 플라즈마 방전이 일어날 때에 발생될 수 있는 스퍼터링에 의해 양 전극이 붙어버리는 것을 방지하고, 수평 방향의 플라즈마에 의해 생성된 이온, 전자 및 라디칼을 기판 밖으로 원활하게 공급하기 위해, 충분한 거리로 이격되어야 하는데, 바람직하게는 상기 애노드(100)-제1캐소드(200) 사이의 거리(L1)보다 긴 거리인 수십 ㎛ 내지 수 ㎜ 스케일로 이격될 수 있다. 바람직하게는 20 ㎛ 내지 9 ㎜ 일 수 있고, 더욱 바람직하게는 50 ㎛ 내지 60 ㎜ 일 수 있다. 따라서, 저전압으로 300 V가 인가되는 경우에는 200 ㎛ 이상의 거리로 두 전극을 이격시키는 것이 바람직하다. The distance L1 between the
애노드(100)-제2캐소드(300)의 플라즈마 방전에는, 상기 애노드(100)-제1캐소드(200)에서 발생되는 플라즈마가 씨드(seed)로 이용되기 때문에, 파센의 법칙에 의한 거리만큼 가까이 배치될 필요가 없다. 또한, 상기 제1캐소드(200)-제2캐소드(300)의 거리는 상기 애노드(100)-제1캐소드(200)의 거리보다 더 길게 배치되는 것이 바람직하며, 상기 애노드(100), 제1캐소드(200), 제2캐소드(300)는 비대칭(asymmetric structure)의 구조로 배치되는 것이 바람직하다.Since the plasma generated in the
상기 유전체층(101, 301)은 대기압 플라즈마(120) 발생시, 애노드(100)와 제2캐소드(300)의 표면이 스퍼터링으로 인하여 마모 및 손상되어 작동불량이 유발되거나 수명이 짧아지는 것을 예방하기 위하여 상기 애노드(100)와 제2캐소드(300) 중 적어도 하나 이상의 전극 표면에 형성될 수 있는데, 바람직하게는 상기 애노드와 제2캐소드가 서로 마주보는 표면 측(A1)에 형성될 수 있다. The
반면에, 상기 애노드(100)와 제1캐소드(200)가 서로 마주보는 표면 측(A2)에는 기판의 소형화 측면과, 효율적이고 원활하게 씨드 플라즈마를 형성하기 위한 측면에서 유전체층이 형성되지 않는 것이 바람직하다.On the other hand, it is preferable that a dielectric layer is not formed on the side of the substrate on which the
상기 유전체층(101, 301)의 재질은 전기적 절연성 및 유전성을 동시에 갖는 세라믹(ceramics), 석영(quartz), 유리(glass), 근청석(cordierite), 뮬라이트(mullite), 지르코니아(zirconia), 티타니아(titania), 산화마그네슘(MgO), 산화규소(SiO2), 질화규소(SiN), 산화알루미늄(Al2O3), 탄화규소(SiC) 및 산화아연(ZnO)으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물을 기초로 하는 것이 바람직하고, 이들을 대체 할 수 있는 절연물질이라면 적용 가능하므로 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 두께는 수십 ㎚ 내지 수 ㎛ 수준인 것으로, 10 ㎚ 내지 9 ㎛ 바람직하며 그 면적은 처리용량에 따라 조절할 수 있는데, 바람직하게는 수 ㎟ 내지 수백 ㎠으로 될 수 있다.The
상기 유전체층(101, 301)의 두께가 10 ㎚ 미만이면, 상기 애노드(100) 및 제2캐소드(300)의 전극 표면에의 스퍼터링으로 인한 표면 손상으로 전극 표면의 메탈이온이 떨어져 나가 주변이 쌓이게 되어 작동불량이 발생되고, 전극의 수명이 현격히 줄어들게 된다. 한편 유전체층(101, 301)의 두께가 9 ㎛ 초과하면, 애노드(100)와 제2캐소드(300)의 이격거리(L2)가 불충분하여 플라즈마 발생량이 현저히 감소함으로써 일정 수준의 플라즈마를 생성하기 위하여 요구되는 전압의 크기가 커져 비경제적이다.If the thickness of the
상기 유전체층의 형성 방법으로는 분사(스프레이), 플라즈마 용사, 도포, 침적, 스크린 인쇄, 접합, 증착 등 다양한 공정을 사용할 수 있는데, 그 방법은 특별히 한정되지 않는다.As a method of forming the dielectric layer, various processes such as spraying, plasma spraying, coating, deposition, screen printing, bonding, and vapor deposition can be used.
또한, 상기 유전체층(101, 301)은 2종 이상의 유전체 조성물의 혼합으로 이루어질 수 있으며, 다층(multi layer)으로 형성될 수 있다. 또한 하나 이상의 유전체층을 형성할 경우, 각 유전체 층별로 재질을 같거나, 다르게 할 수 있고, 애노드의 유전체층(101) 또는 제2캐소드의 유전체층(301)의 재질은 서로 같거나, 다를 수 있다.In addition, the
아울러, 상기 유전체층(101, 301)의 개수, 총 두께 및 재질의 변화를 통해 형성되는 플라즈마의 특성을 변화시킬 수 있으며, 각 유전체층은 그 층별로 그 재질을 달리함으로써 전극의 특성을 강화할 수도 있다.In addition, characteristics of the plasma formed through the change in the number, the total thickness, and the material of the
도 3의 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자의 전원구성을 살펴보면, 상기 애노드(100)-제1캐소드(200) 및 상기 애노드(100)-제2캐소드(300)에 저전압이 인가될 수 있도록 전원이 연결되어야 하는데, 바람직하게는 상기 애노드(100)-제1캐소드(200)사이에는 초기 일정시간 동안에만 저전압이 인가될 수 있도록 전원이 연결되고, 상기 애노드(100)-제2캐소드(300) 사이에는 전체 동작시간 동안 저전압이 인가될 수 있도록 전원이 연결될 수 있다. 또한, 상기 저전압은 바람직하게는 100 내지 600 V의 전압일 수 있다.3, a low voltage is applied to the
상기 애노드(100)에는 300 V의 AC 전원이 연결될 수 있고, 상기 제1캐소드(200)에는 초기 일정시간 동안에만 0 V의 전압을 유지하고 이후에는 300 V의 펄스높이를 가진 펄스전원이 연결될 수 있으며, 상기 제2캐소드(300)는 접지전극으로 형성될 수 있다. 따라서, 이러한 전원들에 이해 상기 애노드(100)-제1캐소드(200) 사이에는 초기 일정시간 동안만 300 V의 전위차가 형성되고, 상기 애노드(100)-제2캐소드(300) 사이에는 전체 동작시간 동안 300 V의 전위차가 형성되게 되는데, 이에 따라 상기 애노드(100)-제1캐소드(200) 사이에는 씨드 플라즈마(110)가 발생하게 되며, 이러한 씨드 플라즈마(110)를 통해 상기 애노드(100)-제2캐소드(300) 사이에서 대기압 플라즈마(120) 방전이 일어나게 된다.An AC power source of 300 V may be connected to the
도 4과 도 5는, 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자가 기판상에 집적화된 형상을 도시한 모식도와, 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자 그룹이 소형 기판상에 어레이(array) 형태로 집적화된 형상을 도시한 것모식도이다. 4 and 5 are schematic diagrams showing a configuration in which atmospheric pressure plasma generating elements of a dielectric barrier discharge type are integrated on a substrate and a schematic view of a group of atmospheric pressure plasma generating elements of a dielectric barrier discharge type arranged in an array And is a schematic diagram showing an integrated shape.
도 4와 같이 기판(400)상에 상기 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자가 집적화되어 형성될 수 있는데, 상기 애노드(100), 상기 제1캐소드(200) 및 상기 제2캐소드(300)가 하나의 그룹으로 집적화되어 칩 형태(plasma-on-chip)의 플라즈마 전극을 형성하거나, 도 5와 같이 상기 애노드(100), 상기 제1캐소드(200) 및 상기 제2캐소드(300)가 일렬로 배치되어, 하나의 단위 그룹(A)으로 이루어져 있으며, 이러한 복수 개의 상기 단위 그룹(A)들이 상기 소형기판(400)상에 어레이(array) 형태로 집적화되어 플라즈마 전극을 형성할 수 있다.
4, an atmospheric pressure plasma generating device of the dielectric barrier discharge type may be integrated and formed on the
한편, 이러한 본 발명의 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자는 저전압 조건에서 동작할 수 있도록 상기 애노드(100), 상기 제1캐소드(200), 상기 제2캐소드(300)의 전극들이 마이크로미터 스케일의 거리로 배치되는데, 이에 따라 도 4 및 도 5와 같은 소형기판(400)상에서도, 다수의 플라즈마 전극 그룹들이 MEMS 기술을 통해 집적화될 수 있다. The electrodes of the
따라서, 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자를 저전압에서 동작 가능한 소형 칩의 형태로 표준화/규격화할 수 있으며, 이러한 표준화/규격화된 수형 칩을 통해 다양한 응용 제품 분야에 적용될 수 있다. 구체적으로, 정밀가공분야, 의료기기분야, 초소형 가스 분석기, 오존발생기 등에 사용될 수 있으며, 살균 탈취기, 공기청정기 등의 환경 관련 기기에도 적용될 수 있다. Therefore, the atmospheric pressure plasma generating device of the dielectric barrier discharge type can be standardized / standardized in the form of a small chip operable at a low voltage, and can be applied to various application products through such standardized / standardized chip. Specifically, it can be used in precision processing field, medical instrument field, micro gas analyzer, ozone generator, and the like, and can be applied to environment-related devices such as sterilizing deodorizer and air purifier.
100 : 애노드 110 : 씨드 플라즈마
120 : 대기압 플라즈마 200 : 제1캐소드
300 : 제2캐소드 101, 301 : 유전체층
400 : 기판100: anode 110: seed plasma
120: Atmospheric pressure plasma 200: First cathode
300:
400: substrate
Claims (9)
상기 애노드(anode)와의 사이에서 씨드 플라즈마(seed plasma)를 생성시키는 제1캐소드(cathode); 및
상기 씨드 플라즈마를 이용하여 상기 애노드와의 사이에서 플라즈마를 발생시키는 제2캐소드;를 포함하고,
상기 제1캐소드가 상기 애노드와 상기 제2캐소드 사이의 공간에 위치하며,
상기 제1캐소드와 제2캐소드 사이의 거리는 상기 제1캐소드와 애노드 사이의 거리보다 길어, 상기 제1캐소드를 기준으로 상기 애노드와 제2캐소드가 비대칭(asymmetric structure)으로 배치되고,
스퍼터링(Sputtering) 현상에 따른 상기 애노드와 제2캐소드의 손상을 방지하고 내구성을 증가시키기 위하여, 상기 애노드의 표면 또는 상기 애노드와 제2캐소드의 표면 모두에 유전체 층(dielectric layer)이 형성되며,
상기 애노드의 표면에 형성된 유전체 층은 상기 제2캐소드와 마주보는 표면측에는 형성되지만, 상기 제1캐소드와 마주보는 표면 측에는 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자.An anode for plasma generation;
A first cathode for generating a seed plasma with the anode; And
And a second cathode for generating a plasma between the anode and the anode using the seed plasma,
The first cathode being located in a space between the anode and the second cathode,
Wherein a distance between the first cathode and the second cathode is longer than a distance between the first cathode and the anode so that the anode and the second cathode are arranged in an asymmetric structure with respect to the first cathode,
A dielectric layer is formed on the surface of the anode or on the surfaces of the anode and the second cathode in order to prevent damage to the anode and the second cathode due to sputtering and increase durability,
Wherein the dielectric layer formed on the surface of the anode is formed on the surface side facing the second cathode but not on the surface side facing the first cathode.
상기 유전체 층의 재질은, 세라믹(ceramics), 석영(quartz), 유리(glass), 근청석(cordierite), 뮬라이트(mullite), 지르코니아(zirconia), 티타니아(titania), 산화마그네슘(MgO), 산화규소(SiO2), 질화규소(SiN), 산화알루미늄(Al2O3), 탄화규소(SiC) 및 산화아연(ZnO)으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자.The method according to claim 1,
The material of the dielectric layer is selected from the group consisting of ceramics, quartz, glass, cordierite, mullite, zirconia, titania, magnesium oxide, Wherein the dielectric barrier is any one selected from the group consisting of silicon (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon carbide (SiC) and zinc oxide (ZnO) Discharge type atmospheric pressure plasma generating device.
상기 애노드와 제1캐소드 사이의 거리는, 저전압에서 씨드 플라즈마 방전을 개시할 수 있는 거리인 수 ㎛ 내지 수십 ㎛로 배치되는 것을 특징으로 하는 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 프라즈마 발생소자. The method according to claim 1,
Wherein the distance between the anode and the first cathode is in the range of several 占 퐉 to several tens 占 퐉 which is a distance at which the seed plasma discharge can be started at a low voltage.
상기 애노드와 제2캐소드 사이의 거리는 저전압에서 씨드 플라즈마 방전을 개시할 수 없는 거리인 수십 ㎛ 내지 수 ㎜로 배치되는 것을 특징으로 하는 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자.The method according to claim 1,
Wherein the distance between the anode and the second cathode is in the range of several tens of micrometers to several millimeters which is a distance at which the seed plasma discharge can not be started at a low voltage.
상기 애노드, 제1캐소드 및 제2캐소드는 하나의 기판상에 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자.The method according to claim 1,
Wherein the anode, the first cathode, and the second cathode are formed on one substrate.
상기 애노드, 제1캐소드 및 제2캐소드가 하나의 그룹을 이루며, 적어도 2개 이상의 상기 그룹이 소형 기판상에 어레이(array) 형태로 집적화되는 것을 특징으로 하는 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자.The method according to claim 6,
Wherein the anode, the first cathode, and the second cathode form a group, and at least two or more of the groups are integrated in an array form on a small substrate.
상기 기판은 유리, 실리콘 또는 플렉시블(flexible)한 기판인 것을 특징으로하는 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자.8. The method of claim 7,
Wherein the substrate is made of glass, silicon or a flexible substrate.
상기 애노드와 제1캐소드 사이에는 펄스전원이 연결되고, 상기 애노드와 제2캐소드 사이에는 AC 전원으로 연결되는 것을 특징으로 하는 유전체 장벽 방전 방식의 대기압 플라즈마 발생소자.The method according to claim 1,
Wherein a pulse power source is connected between the anode and the first cathode, and an AC power source is connected between the anode and the second cathode.
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|---|---|---|---|
| KR1020140154641A KR101576600B1 (en) | 2014-11-07 | 2014-11-07 | Dielectric barrier discharge type atmospheric plasma generating device using plasma seed |
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|---|---|---|---|---|
| CN110761067A (en) * | 2019-10-30 | 2020-02-07 | 中国人民解放军空军工程大学 | Carbon fiber surface continuous treatment method and device based on normal-pressure DBD discharge |
| KR102356145B1 (en) | 2021-03-16 | 2022-02-08 | (주)펨토사이언스 | Plasma Electrode Structure |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100861559B1 (en) * | 2007-06-04 | 2008-10-02 | (주)에스이 플라즈마 | Atmospheric plasma generating apparatus with the electrode part that has several electrodes on the lower surface of a dielectric coupled to the power applied electrode |
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2014
- 2014-11-07 KR KR1020140154641A patent/KR101576600B1/en not_active IP Right Cessation
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