远程氩等离子体表面灭菌研究

研究了射频放电远程氩等离子体对材料表面金黄色葡萄球菌的灭活效果及动力学,并结合等离子体场中活性粒子的分布状态,分析了灭菌机理.结果表明:远程氩等离子体的灭菌效果强烈依赖于等离子体处理条件,且随处理时间的延长,不同放电距离处的灭菌速率均分为3段逐渐减慢,并在放电功率100W、放电时间240s、氩气流量20cm3/min、真空度22Pa的条件下,在距放电中心0～30cm范围内可实现对金黄色葡萄球菌的有效灭活(灭菌率≥99.9%);在高放电功率下且氩气电离充分时,带电粒子(电子、离子)对菌体表面强烈的刻蚀作用是氩等离子体灭活金黄色葡萄球菌的主要原因,自由基对细菌的杀灭力小于带电粒子,而低放电功率下的灭菌则是由氩等离子体场中紫外光的作用所致.     

远程氧等离子体灭菌对基质材料表面性能的影响

在特定的远程氧等离子体灭菌条件下,通过接触角测定、质量损失率计算、微生物培养和体外凝血实验,考察了染菌载体医用聚四氟乙烯(PTFE)表面的物理、化学及医学使用性能在灭菌前、后发生的变化,并通过X射线光电子能谱进行了表面分析.结果表明:远程氧等离子体灭菌在载体PTFE膜表面引入了含氧极性基团并取代了F元素,从而使PTFE表面的亲水性在距放电中心0～40 cm范围内得到明显增强,且随距离的增加,表面受损程度得到了有效抑制;PTFE膜表面的生物相容性在灭菌后有较大幅度的增强,并在距放电中心40 cm处获得了最佳改善效果;亲水性是影响PTFE表面生物相容性好坏的关键因素,而与刻蚀度没有特定关系,只有当亲水性与刻蚀度达到最佳的平衡状态时,才能使生物相容性得到最大程度的改善.     

远程氩等离子体表面改性对聚氯乙烯润湿性的影响

在理想管式反应器中,利用等离子体中各种活性粒子(电子、离子、自由基)具有不同存活寿命的特点,在距等离子体放电区一定距离处形成高浓度自由基氛围,即远程等离子体.运用远程氩等离子体对医用聚氯乙烯(PVC)进行了表面改性,采用扫描电子显微镜观察、接触角测量和X射线光电子能谱分析等手段,研究了改性前后PVC表面结构、性能的变化,并分析了远程氩等离子体和常规等离子体处理效果不同的原因.结果表明:PVC表面经远程氩等离子体处理后,表面微观形态和表面化学成分均发生了变化,且处理效果优于常规氩等离子体.远程氩等离子体可以在一定程度上抑制电子、离子的刻蚀作用,强化自由基反应,使材料表面获得更好的改性效果.经远程氩等离子体短时间(3 min)处理后,PVC表面的[w(O) w(N)]/w(C)从0.07增大到0.22,表面的水接触角从107°减小到20°.     

远程氧等离子体改性聚四氟乙烯表面润湿性与表面结构的研究

研究了远程氧等离子体改性聚四氟乙烯(PTFE)的表面润湿性与表面结构的关系.用已知表面张力的液体测定接触角,采用Zisman曲线法求得试样的临界表面张力γ_C,利用扩展的Fowkes公式计算试样表面自由能γ_S及其分量γ_S~d(色散力)、γ_S~p(偶极矩力)和γ_S~h(氢键力)的变化,并与远程氧等离子体中活性物种的分布进行相关性分析.结果表明:氧等离子体处理的PTFE表面润湿性是由表面自由能中极性分量(γ_S~p+γ_~h),尤其是氢键力γ_S~h的大小决定的,而与表面能态没有特定关系;氧等离子体场中活性物种混合存在和较纯的高浓度自由基氛围均有利于极性分量(γ_S~p+γ_S~h)的增加,但表面自由能的变化则主要受电子、离子浓度的影响.X射线光电子能谱分析表明,经氧等离子体处理后,PTFE表面C-F键断裂形成的自由基与空气中的氧反应生成C-O和C-O活性基团,氧含量增大,使表面润湿性提高.     

一种新灭菌方法的研究

介绍了脉冲放电等离子体（ＰＤＰ）杀灭细菌的新方法,给出了细菌存活率与处理时间的关系,比较了两种脉冲放电等离子体的灭菌效果,讨论了由脉冲放电等离子体引起的细胞细胞膜上不可逆击穿,并分析了这种方法的灭菌机理。     

常压低温等离子体灭菌实验研究

利用介质阻挡放电(DBD)开展了常压低温等离于体灭菌的实验研究.探讨了细菌种类、细菌裁片和放电气体对灭菌效果的影响.实验结果显示,DBD等离子体能在短时间内杀灭细菌,具有比常规灭菌技术更高的灭菌效率.另外,O2等离子体能在12 s内杀死所有大肠杆菌,远快于N2和Ar等离子体.表明在灭菌过程中占据主导地位的是活性物质O2,而不是紫外辐射.     

电晕放电的杀菌机理研究

为研究空气电晕放电等离子体的灭菌机理,采用针-环结构负电晕放电产生大气压低温等离子体,确定了等离子体中各种可能的活性成分,并研究了这些活性成分（紫外线、带电粒子、中性活性物质）的杀菌效率.结果表明,单独的紫外线和臭氧都具有较好的杀菌效果,但二者的联合杀菌作用并不是简单的协同作用;负电晕放电中的中性活性物质起主要杀菌作用;带电粒子起到辅助杀菌的作用,但电晕风中单独的带电粒子几乎没有杀菌作用.提高中性活性成分是提高电晕放电灭菌效果的关键之一.      

利用远程Ar等离子体引发聚四氟乙烯膜接枝丙烯酸的研究

利用远程Ar等离子体对聚四氟乙烯(PTFE)膜进行预处理,与空气接触氧化后接枝丙烯酸(AA).用碘化钠法测定膜表面过氧基团的浓度,探讨等离子体放电时间和功率对膜表面过氧基团浓度的影响,以及过氧基团浓度对接枝率的影响.通过接触角测定分析了接枝PTFE表面的亲水性变化,利用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)和X射线光电子能谱图(XPS)对接枝膜进行结构表征.研究结果表明:在放电功率为100 W、放电时间为100 s和氩气流量为20 cm3/min的条件下,过氧基团浓度为2.87×1013个/cm2;过氧基团越多,越有利于AA在PTFE表面发生接枝反应;随着接枝率的增加,PTFE表面接触角呈下降趋势.     

弱磁场中辉光放电等离子体参数诊断

利用静电探针对弱磁场中直流辉光放电等离子体参数进行了诊断,测量了等离子体的密度和温度．结果表明,离子密度随放电电流的增加而增加,随气压的升高而升高;电子温度随放电电流的增加而增加,随气压的升高而降低;在磁场中,离子密度随磁场的增强而增大,电子温度随磁场的增加而减小．实验结果与理论计算结果基本趋势相一致．     

射频离子推力器束流特性数值模拟

为了分析射频离子推力器束流特性,基于二维流体模型对自研的11 cm射频离子推力器开展放电室等离子体数值模拟,获得给定电气参数下离子密度、电子温度等关键参数的分布特性;研究了等离子体参数和束流大小与射频功率间的函数关系;以等离子体参数和栅极参数为输入,基于离子光学系统模型获得不同工况下的单孔离子引出轨迹.研究结果显示:离子密度和电子温度分别沿放电室径向逐渐减小和增大,有利于获得更好的束流均匀性及更大的束流;束流大小与射频功率呈线性正相关关系,有利于实现束流连续精确可调;屏栅上游鞘层的形成与离子密度、离子种类、栅极电压组合相关,综合考虑以上因素获得最佳束流聚焦和引出特性.     

强电离放电研究

采用特种工艺,将高绝缘强度、高介电常数的Al2O3制成的电介质薄层覆盖在电极表面,应用窄间隙结构组成介质阻挡放电装置,能够在大气压或高于大气压条件下实现强电离放电,获得的折合电场强度大于400Td,电子平均能量大于10eV,电子密度高于1015/cm3·这足以使等离子体化学反应腔体里大部分的气体分子离解、电离成电子、离子、自由基、激发态原子等活性粒子,实现在原子或原子团簇尺度上重新组合成新物质     

Surface modification of poly（vinyl chloride） by long-distance and direct argon RF plasma

AS AN ELECTRICALLY NEUTRAL, HIGHLY IONIZED GAS COM- POSED OF IONS, ELECTRONS, AND NEUTRAL PARTICLES, PLASMA IS A PHASE OF MATTER DISTINCT FROM SOLIDS, LIQUIDS, AND NOR- MAL GASES,KNOWN AS THE FOURTH STATE OF MATTER[1]. RECENT YEARS SEE GREAT PROGRESS IN P…     

流光放电烟气脱硫用高压脉冲电源的研制

脉冲电晕法烟气脱硫优点显著,但该法可能使正离子和电子离开流光通道,发生复合反应的范围不够大,自由基分布不广,很难产生稳定、宽范围和有效的流光,这就影响烟气脱硫,严重降低脱硫效率.本文分析了流光放电等离子体脱硫机理,提出一种直流叠加高压脉冲电源流光放电等离子体发生技术,并结合脱硫机理研制用于烟气脱硫的脉冲电源,通过现场运行测试,结果表明,在直流高压基础上叠加高压脉冲的技术方案可以有效提高脱硫效率.     

低温等离子体处理羊毛和棉纤维的电子自旋共振法研究

用电子自旋共振（ＥＳＲ）方法研究经氧、氮、氩、氢、一氧化碳及四氟甲烷气体低温等离子体处理的羊毛和棉纤维的自由基。结果表明低温等离子体反应在纤维基质中生成自由基，自由基的强度与纤维基质、微观结构、等离子体气体种类以及处理条件有关。考察了自由基的热稳定性和经时变化。     

甲烷在直流放电等离子体中形成自由基研究

采用发射光谱分析法对直流辉光放电等离子体裂解甲烷所产生的自由基H·(656.3nm),CH3·(724.6nm),CH2·(341.9nm)及CH·(431.42nm)的发射光谱强度进行了在线测量和分析描述.结果表明:在甲烷等离子体空间存在激发态的甲基、亚甲基、次甲基、氢自由基,各自由基的形成规律具有相似性,即其光谱强度都有一个开始时大幅上升,达到峰值后下降或稳定,最后伴有强度的小波动逐渐进入准动态平衡过程,但各自由基的成分比例在放电的不同时间是不同的,且随放电条件而异;各自由基的形成规律受进料量(气压)的影响是不同的.     

气体放电中等离子体流体模型的级数解

数值模拟技术已成为低温等离子体研究的一种有效方法,然而由于耦合性极强的电子、正负离子方程组＂刚性问题＂的存在,使模拟计算受到很大限制,这是等离子体模拟所面临的困难.本文针对气体放电中多离子等离子体流体模型,考虑正负离子、电子间的相互碰撞作用及正负离子、电子的产生消耗和迁移扩散问题,对一般初始边界问题,基于分离变量法,导出了一维形式的正、负离子、电子密度随时间空间变化的级数解,获得了气体放电过程中正、负离子、电子密度时空分布一维形式的解析表示.由于研究的出发点是基于一般形式的带电粒子及电势边界条件,并未涉及具体的电极上电压施加方式,因此本方法不仅适用于直流放电过程而且还适应于交流放电过程.     

裸露金属电极大气压射频辉光放电研究进展

射频大气压辉光放电等离子体在等离子体辅助刻蚀、薄膜沉积、消毒灭菌、空气净化、战地生化清洗等领域有着非常广阔的应用前景.目前,采用具有裸露金属电极结构的等离子体发生器实现大气压条件下氦气、氧气以及空气等廉价气体的稳定射频辉光放电是一项具有挑战性的研究工作.本文以采用诱导气体放电法和局部电场强化法产生纯氮、纯氧及空气的大气压射频辉光放电等离子体以及大气环境下气体流动对等离子体放电特性的影响为重点.综述了裸露金属电极结构的大气压射频辉光放电等离子体电特性实验研究的最新进展.     

微波等离子体电子回旋共振放电粒子模拟分析

电子回旋共振放电产生的等离子体在微电子工业中材料加工、空间电推进方面有着广泛的应用。为了研究微波等离子体电子回旋共振的放电特性,使电子回旋共振放电产生的等离子体密度和能量转换效率更高,建立了微波等离子体电子回旋共振放电的1D3V模型,描述了带电粒子在外加静磁场、微波场共同作用下的微观运动。结果表明:微波频率为2.45 GHz时,随着静磁场磁感应强度的增加,平均电子能量先持续增大达到峰值,随后又不断地减小,且在0.087 5 T时电子加速效果最明显,结果符合电子的回旋频率公式,验证了该模型的正确性;共振区域内,发现在0.087 5 T磁感应强度下,微波频率为2.45 GHz下拟合的电子速度分布才与微波电场分布趋势相似,说明微波电场推动了电子运动。这为进一步研究微波等离子体放电的粒子模拟-蒙特卡罗碰撞模拟奠定了基础,也为进一步研究微波等离子体源中粒子产生效率及微波等离子体源的物理性质提供了重要参考。