本发明涉及材料表面处理技术领域。
背景技术：
目前材料表面处理领域，常应用高频电压下介质阻挡(dbd)、大气压射流放电(appj)等离子体源，对电源工作频率要求高，常为10-50khz，放电射流产生等离子体均匀性较差，仅为30～40％左右，且放电电子能量较低，约为0.1～1.0ev，难以对较稳定的材料分子结构进行破坏，材料处理效果差。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种空心阴极阵列放电射流装置，它可应用于材料表面处理领域，具有处理效果好，便于实现等特点。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种空心阴极阵列放电射流装置，包括空心阴极阵列电极放电发生装置和辉光射流发生装置；
空心阴极阵列电极放电发生装置包括高压直流电源和空心阴极阵列电极，高压直流电源与空心阴极阵列电极供电，以形成空心阴极阵列电极的供电回路电路连接结构，使空心阴极阵列电极的阴极侧产生阴极侧辉光放电区；
辉光射流发生装置包括高压供气腔，低压工作腔，负压产生装置和辉光射流区控制装置；以用于在空心阴极阵列电极的电极阳极侧产生可控的辉光射流区；
高压供气腔设有可调气阻和电极阴极侧连接口，可调气阻用于调节大气进入高压供气腔的气阻，电极阴极侧连接口与空心阴极阵列电极的电极底衬的外壁密封连接，使空心阴极阵列电极的阴极侧位于高压供气腔内；
低压工作腔设有电极阳极侧连接口和进料口密封门；
低压工作腔通过负压管与负压产生装置连接，以用于在低压工作腔内产生负压；
电极阳极侧连接口与空心阴极阵列电极的电极底衬的外壁密封连接，使空心阴极阵列电极的阳极侧位于低压工作腔内；进料口密封门用于向低压工作腔置入或取出待处理材料，进料口密封门与低压工作腔腔壁之间设有密封连接结构，以保持低压工作腔的空气密封；
辉光射流区控制装置包括压力变送器pt，压力调节阀pv和压力调节器pc；压力变送器pt用于检测高压供气腔内的绝对气压，压力调节阀pv安装在负压管上，压力调节器pc用于接收压力变送器pt所检测的高压供气腔内的绝对气压信号，并输出控制信号控制压力调节阀pv的开度，以使高压供气腔内保持给定气压。
本发明进一步改进在于：
负压产生装置7为真空泵。
压力调节器pc使高压供气腔1绝对气压控制在35mbar～75mbar之间。
高压直流电源调节供电电压范围为100～400v；在高压供气腔内空气流经阴极孔至低压工作腔的过程中，可调气阻控制阴极孔的气流范围为30～55m/s，以使辉光射流区射流长度为8cm～9cm。
辉光射流区控制装置中压力调节器pc采用可编程控制器plc。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明利用直流电压下空心阴极辉光放电模式，在辉光射流发生装置配合下，使空心阴极阵列电极的阴极侧在绝对压力为35～75mbar负压状态下的高压供气腔内工作，为阴极侧高密度等离子体提供反应区，电子密度可高达1022-1m，供电电压仅为100～400v，空间带电粒子均匀性＞96％，电子能量高达10～13ev；由于辉光射流发生装置中低压工作腔的绝对压力<高压供气腔的绝对压力，高压供气腔和低压工作腔结合使离子体反向扩散，低压工作腔的绝对压力为0.7～1.3mbar，为放电粒子提供扩散环境，利于原子态粒子、亚稳态粒子、正负离子及电子输运，形成稳定的辉光射流区，通过控制低气压腔的气压可实现不同径向和轴向尺度的扩散区域和射流特性，射流长度可达8～9cm，径向扩散半径为40cm×40cm。可对材料表面进行处理，应用潜力巨大。
它可应用于材料表面处理领域，具有处理效果好，便于实现等特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中空心阴极阵列电极的结构示意图。
在附图中：1.高压供气腔；2.空心阴极阵列电极；3.高压直流电源；4.阴极侧产生阴极侧辉光放电区；5.低压工作腔；6.辉光射流区；7.负压产生装置；8.可调气阻；9.电极底衬；10.阴极孔。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。
由图1～2所示的实施例可知，本实施例包括空心阴极阵列电极放电发生装置和辉光射流发生装置；
空心阴极阵列电极放电发生装置包括高压直流电源3和空心阴极阵列电极2，高压直流电源3与空心阴极阵列电极2供电，以形成空心阴极阵列电极2的供电回路电路连接结构，使空心阴极阵列电极2的阴极侧产生阴极侧辉光放电区4；
辉光射流发生装置包括高压供气腔1，低压工作腔5，负压产生装置7和辉光射流区控制装置；以用于在空心阴极阵列电极2的电极阳极侧产生可控的辉光射流区6；
高压供气腔1设有可调气阻8和电极阴极侧连接口，可调气阻8用于调节大气进入高压供气腔1的气阻，电极阴极侧连接口与空心阴极阵列电极2的电极底衬9的外壁密封连接，使空心阴极阵列电极2的阴极侧位于高压供气腔1内；
低压工作腔5设有电极阳极侧连接口和进料口密封门(图中未示出)；
低压工作腔5通过负压管与负压产生装置7连接，以用于在低压工作腔5内产生负压；
电极阳极侧连接口与空心阴极阵列电极2的电极底衬9的外壁密封连接，使空心阴极阵列电极2的阳极侧位于低压工作腔5内；阴极孔10提供高压供气腔1与低压工作腔5的贯通连接，进料口密封门用于向低压工作腔5置入或取出待处理材料，进料口密封门与低压工作腔5腔壁之间设有密封连接结构，以保持低压工作腔5的空气密封；
辉光射流区控制装置包括压力变送器pt，压力调节阀pv和压力调节器pc；压力变送器pt用于检测高压供气腔1内的绝对气压，压力调节阀pv安装在负压管上，压力调节器pc用于接收压力变送器pt所检测的高压供气腔1内的绝对气压信号，并输出控制信号控制压力调节阀pv的开度，以使高压供气腔1内保持给定气压。
负压产生装置7为真空泵。
压力调节器pc使高压供气腔1绝对气压控制在35mbar～75mbar之间。
高压直流电源3调节供电电压范围为100～400v；在高压供气腔1内空气流经阴极孔10至低压工作腔5的过程中，可调气阻8控制阴极孔10的气流范围为30～55m/s，以使辉光射流区6射流长度为8cm～9cm。
辉光射流区控制装置中压力调节器pc采用可编程控制器plc。
工作原理：
将待处理材料通过进料口密封门置入低压工作腔5，之后将进料口密封门关闭，以保持低压工作腔5的空气密封；开启负压产生装置7，通过辉光射流区控制装置使高压供气腔1绝对气压控制在35mbar～75mbar之间，高压直流电源3在100～400v内调节供电电压范围；使空心阴极阵列电极2的阴极侧产生阴极侧辉光放电区4；在高压供气腔1内空气流经阴极孔10至低压工作腔5的过程中，阴极孔10形成高压供气腔1与低压工作腔5的通路，同时也形成它们之间的气阻，阴极孔10的数量，直径及长度决定该气阻的大小，该气阻的大小与高压供气腔1和低压工作腔5的压差正相关，在辉光射流发生装置与该气阻的共同作用下，低压工作腔的绝对压力控制在0.7～1.3mbar，为放电粒子提供扩散环境，通过可调气阻8调节阴极孔10的气流，使其范围控制在30～55m/s，以使辉光射流区6射流长度为8cm～9cm，从而对待处理材料进行表面处理。
1.一种空心阴极阵列放电射流装置，其特征在于：包括空心阴极阵列电极放电发生装置和辉光射流发生装置；
所述空心阴极阵列电极放电发生装置包括高压直流电源(3)和空心阴极阵列电极(2)，所述高压直流电源(3)与所述空心阴极阵列电极(2)供电，以形成所述空心阴极阵列电极(2)的供电回路电路连接结构，使所述空心阴极阵列电极(2)的阴极侧产生阴极侧辉光放电区(4)；
所述辉光射流发生装置包括高压供气腔(1)，低压工作腔(5)，负压产生装置(7)和辉光射流区控制装置；以用于在所述空心阴极阵列电极(2)的电极阳极侧产生可控的辉光射流区(6)；
所述高压供气腔(1)设有可调气阻(8)和电极阴极侧连接口，所述可调气阻(8)用于调节大气进入所述高压供气腔(1)的气阻，所述电极阴极侧连接口与所述空心阴极阵列电极(2)的电极底衬(9)的外壁密封连接，使所述空心阴极阵列电极(2)的阴极侧位于所述高压供气腔(1)内；
所述低压工作腔(5)设有电极阳极侧连接口和进料口密封门；
所述低压工作腔(5)通过负压管与负压产生装置(7)连接，以用于在所述低压工作腔(5)内产生负压；
所述电极阳极侧连接口与所述空心阴极阵列电极(2)的电极底衬(9)的外壁密封连接，使所述空心阴极阵列电极(2)的阳极侧位于所述低压工作腔(5)内；所述进料口密封门用于向所述低压工作腔(5)置入或取出待处理材料，所述进料口密封门与所述低压工作腔(5)腔壁之间设有密封连接结构，以保持所述低压工作腔(5)的空气密封；
所述辉光射流区控制装置包括压力变送器pt，压力调节阀pv和压力调节器pc；所述压力变送器pt用于检测所述高压供气腔(1)内的绝对气压，所述压力调节阀pv安装在所述负压管上，所述压力调节器pc用于接收所述压力变送器pt所检测的所述高压供气腔(1)内的绝对气压信号，并输出控制信号控制所述压力调节阀pv的开度，以使所述高压供气腔(1)内保持给定气压。
2.根据权利要求1所述的一种空心阴极阵列放电射流装置，其特征在于：所述负压产生装置(7)为真空泵。
3.根据权利要求1或2所述的一种空心阴极阵列放电射流装置，其特征在于：所述压力调节器pc使所述高压供气腔(1)绝对气压控制在35mbar～75mbar之间。
4.根据权利要求3所述的一种空心阴极阵列放电射流装置，其特征在于：所述高压直流电源(3)调节供电电压范围为100～400v；在所述高压供气腔(1)内空气流经阴极孔(10)至所述低压工作腔(5)的过程中，所述可调气阻(8)控制所述阴极孔(10)的气流范围为30～55m/s，以使辉光射流区6射流长度为8cm～9cm。
5.根据权利要求4所述的一种空心阴极阵列放电射流装置，其特征在于：所述辉光射流区控制装置中压力调节器pc采用可编程控制器plc。
技术总结