专利示意图

一、技术领域

等离子体应用领域

二、专利介绍

1.专利信息

专利类型：发明

专利权人：清华大学深圳国际研究生院

申请号：202210097793.8

发明人：张若兵、赵子新、郭新正、王竞泽

2.专利说明书摘要

本发明公开了三维等离子体射流自动控制系统，包括：上位机，供用户进行参数设置并下发参数信息；连接于上位机的主控制器，接收来自上位机的参数信息并据此产生控制信号；连接于主控制器的三轴导轨控制系统和高压电源状态控制器，三轴导轨控制系统具有由多个导轨单元组合搭建而成的三轴导轨模块，可供固定被处理样品或等离子体射流装置的射流管；三轴导轨控制系统被配置为在控制信号的控制下，控制三轴导轨模块带动被处理样品或射流管根据预设参数移动，以进行处理距离和/或处理区域可控的样品处理；高压电源状态控制器被配置为可与等离子体射流装置的电源参数控制端连接，以根据从上位机接收的参数信息进行等离子体射流装置的电源参数控制。

3.创新点

（1）本发明涉及等离子体应用领域，特别在等离子体表面处理、生物医疗等多个实用领域中实现对等离子体射流的自动控制；

（2）实现了等离子体射流在实际应用中，利用一套控制系统集成化地控制等离子体处理位置与其电气参数；

（3）将等离子体电源控制和等离子体射流位置控制相结合，实现等离子体大面积表面处理自动化、精细化控制，并且可以有效解决设备之间的电磁干扰问题；

（4）开发控制系统图形应用界面，利用触屏进行人机交互，实现手动控制模式、自动控制模式和编程控制模式和图像识别控制模式，满足从简单平面到复杂立体材料的三维处理需求，在保证处理效果的同时提高表面处理效率；

（5）结合用户自定义编程模式实现复杂的3D处理，并且可以结合图像处理技术，反应待处理不规则样品的外观并自动识别、自动规划处理路径。

4.痛点问题

（1）传统的大气压等离子体射流在进行表面处理时，由于等离子体射流直径较小，处理面积受限，并且手工处理方式自动化程度低，在处理大面积样品时工作量非常大，处理效果往往带有缺陷；

（2）传统方法实现等离子体在三维空间上的处理需要使用多个升降台和位移台控制等离子体射流管移动，操作繁琐并且难以保证处理强度的均匀性；

（3）实现了系统化的等离子体非接触式诊断，结合各传感器进行等离子体工作状态的在线监测，有利于实验和应用场景下数据的记录与观察；

（4）传统等离子体应用领域中很难进行等离子体处理剂量的控制与表征，对处理效果与处理强度的表述缺乏标准，本发明结合等离子体在线观测手段，可以有助于对等离子剂量进行系统表征。

5.技术优势

（1）集成了等离子体电源控制和等离子体射流位置控制两个功能，自动化、精细化控制等离子体进行大面积表面处理，方便快捷。并解决设备之间的电磁干扰问题；

（2）结合软件开发了控制系统图形应用界面，方便产品进行人机交互，实现了包括自动控制等多个控制模式，并且可以满足到复杂立体材料的三维处理需求，在保证处理效果的同时提高表面处理效率；

（3）可以同步进行等离子体工作处理与在线监测，有利于进行等离子体理论研究与实际应用调节；

（4）本方案的设备设计简单，有效节约成本。

三、产业化信息

1.应用场景

主要应用于等离子体应用领域，特别在等离子体表面处理、生物医疗等多个实用领域中实现对等离子体射流的自动控制：

（1）在等离子体材料表面处理领域可以自动、均匀进行表面清洗、沉积和刻蚀等处理操作；

（2）在等离子体生物医疗领域可以方便进行生物材料的处理，研究其对生物体的作用；此外可以应用于牙齿美白、皮肤改造等微型手术；

（3）便于传统电气领域对部分绝缘材料的等离子体规模处理，实现对部分材料表面性能的改良；

（4）只要在涉及大气压等离子体的应用场景中，本技术都可以在自动化控制与在线观测等方面有良好应用。

2.商业价值

此项技术拥有较大的应用前景，对于等离子体应用、等离子体理论研究等领域有以下市场价值：

（1）本技术可以快速规模化地进行材料处理、医疗美容等工作，方便快捷，效率高；

（2）本技术具有良好的用户设计，应用广泛，使用门槛低；

（3）本技术可以进行等离子体在线观测，方便对处理过程进行观察与调节，便于理论研究。

3.发展规划

该技术未来可应用至等离子体各项理论研究，实现等离子体剂量标准化、机械化。快速提高等离子体在实际中的应用。

4.合作方式

面议

注:所有成果未经授权，请勿转载

联系方式：ttc@sz.tsinghua.edu.cn