大气压低温等离子体射流及其生物医学应用

 大气压低温等离子体射流是近年来学术界兴起的新型研究领域,由于其在大气压下产生,气体温度低,活性高,在众多领域尤其是生物医学方面的应用引起了人们广泛的关注。本文依据驱动电源的不同分别介绍直流电源、交流电源、射频电源、微波、直流脉冲电源驱动的大气压低温等离子体射流装置,及其各自的物理特性、杀菌效果,以及大气压低温等离子体射流在生物医学方面的应用。最后叙述了大气压低温等离子体射流应用领域的前景,以及所面临的困难和可能的解决方法。     

大气压介质阻挡放电等离子体射流源研究进展

大气压介质阻挡放电等离子体射流是近年来兴起的一种新的大气压低温等离子体放电技术,是目前国际上等离子体科学与技术领域的研究热点之一.作为一种经济、便捷的等离子体产生技术,大气压介质阻挡放电等离子体射流对等离子体生物医学等新兴交叉学科的蓬勃发展起到了良好的推动作用.本文从大气压介质阻挡放电等离子体射流发生器结构设计入手,介绍了部分具有代表性的射流发生器的结构特点及设计思想,分析了不同构型射流源的优势与不足,总结了目前实际应用中大气压介质阻挡放电等离子体射流源特性提升所面临的挑战,并简要讨论了产生较大体积均匀稳定的氦和氩等离子体射流的发生器设计原则和基本特性.     

一种大气压下辉光放电的实现方法

大气压下辉光放电（APGD）在空气净化中有良好的应用前景。选取了大气压下普遍认为较易产生辉光放电的氮气作为反应气体,分别在不同气压（数百帕直至大气压）下,将其以一定的流速通过覆有介质材料的两平板电极之间,利用频率可变的高频电源,产生了介质阻挡辉光放电。通过对不同气压下的放电电压和电流及等离子体参数的比较,讨论了压强变化对于氮气环境下稳定辉光放电的影响。为进一步研究大气压下辉光放电的机理,实现大气压下空气环境中稳定的辉光放电提供了重要参考。     

大气压介质阻挡辉光放电研究综述

大气压介质阻挡辉光放电由于不需要真空装置并且所产生等离子体均匀性好、电子温度与电子密度适中，在工业领域具有重要的应用前景，逐步成为低温等离子体的研究热点.文中综述了利用介质阻挡放电装置实现大气压辉光放电的研究进展，主要包括实验装置、检测手段、产生条件、产生机理和参数诊断等，最后对大气压辉光放电的未来研究进行了展望.     

基于介质阻挡放电的低温等离子体杀菌实验

利用介质阻挡放电产生的大气压低温等离子体进行杀菌实验.选取大肠杆菌作为实验对象,观察在不同处理时间下大气压低温等离子体的杀菌效果.实验结果表明:大气压低温等离子体具有杀灭大肠杆菌的作用.前6 s内,杀菌效率较高; 6～15 s,杀菌效率逐渐降低.分析后认为,前6 s内杀菌效率较高,可能主要是因为等离子体形成过程中产生的紫外线对细菌有杀灭作用.     

大气压脉冲放电等离子体的研究现状与展望

近年来,大气压脉冲放电等离子体研究受到了人们的格外关注.研究表明与交流驱动相比,脉冲放电产生大气压等离子体具有许多优势,如它的VUV、氧原子、及臭氧的产生效率高;峰值电流密度、电子密度、及电子产生效率也更高;在对介质表面处理时能达到更好的处理效果和更高的效率;还更易产生均匀的大面积等离子体;所产生等离子体的非平衡性更高;灭菌效果也更好等优点.但是,对于脉冲放电的放电机理,放电模式,及脉冲参数(上升沿和下降沿、重复频率、脉冲宽度等)对放电效果的影响,现在的研究还非常有限,且很零散.这一方面是由于大气压放电诊断本身就很困难,另一方面,由于脉冲放电快速的时空演化过程进一步加大了对其诊断的难度.再者,对其研究还受到脉冲电源参数的限制.本文对国际上大气压脉冲放电等离子体最新研究的代表性研究成果做了一个综述,并对今后的研究方向提出了几点建议.     

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.     

大气压低功率微波等离子体源的研究进展及其应用展望

相比于低气压微波等离子体,大气压下微波放电具有密度大、活性高及产生设备简单等优异特征.但由于大气压下微波放电常呈现为流注形式,激发此环境下的微波放电需要很高的入射功率.因此,大气压微波放电的实现代价较高,实际应用较困难.针对大气压低功率微波放电难于实现的科学技术难题,本文重点陈述了大气压低功率微波等离子体源的研究现状及其应用展望.首先综述了国际上4类典型大气压低功率微波等离子体源的研究开发现状,接着介绍了该领域数值计算方面的研究进展,然后探讨了大气压低功率微波放电的物理机制,最后给出几个工程应用实例,并对潜在的应用前景进行了展望.     

空气中交流针-水电极大气压辉光放电

空气中大气压辉光放电是当前低温等离子体研究的热点,但通常因为放电容易过渡到火花状态,很难产生.为此,在大气压静态空气中采用阻容耦合负反馈方法控制针-水电极等离子体放电发展正反馈过程引起的不稳定性,同时利用水电极良好的热传导性能增强放电的稳定性,成功地抑制了辉光放电向火花放电的过渡,得到了稳定的交流辉光放电.     

可怕的大气压

正大气压绝对是个非常可怕的东西。一个标准大气压就达到100千帕,这相当于在一张边长为1米的正方形桌子上压着10辆小汽车。产生大气压的东西平淡无奇,它们就是看起来轻飘飘的空气。空气是物质,所以也有质量,这个质量压在物体上就是大气压力。可是在很长一段时间里,人们都认为空气没有质量,直到几位科学家横空出世,才把这个存在了上千年的错误观点给纠正过来。     

大气压等离子体流动控制实验

进行了大气压等离子体流动控制初步实验。在等离子体激励器表面产生了大气压等离子体,验证了不对称布局等离子体激励器诱导边界层加速的现象;发现了一个不对称布局的激励器和一个对称布局的激励器并联、垂直布置的情况下,不对称布局激励器表面边界层加速现象消失,对称布局激励器表面边界层发生了旋涡运动;验证了等离子体激励抑制翼型失速分离的有效性。     

同轴微波共振探针诊断大气压等离子体射流的仿真

介绍了一种用于诊断大气压等离子体射流的同轴微波共振探针,利用微波传输线理论分析了探针共振谱与等离子体参数之间的关系.通过仿真模拟得知,探针的共振频率不受等离子体参数的影响,其共振频率与在空气中的共振频率一致;共振半高宽与等离子体的电子密度成正比,与电子温度成反比.根据分析与模拟结果,获得了一种诊断大气压等离子体射流的方法,研究同时表明,探针材料的电导率是产生误差的重要原因.     

大气压等离子体作用于细胞产生电场效应的数值模拟研究

近年来,随着大气压等离子体技术的发展,等离子体医学作为新兴的交叉学科逐渐发展起来,大量实验研究表明,等离子体对生物组织会产生各种显著的效应,但人们始终缺乏对等离子体与生物组织相互作用内在机理的深入认识.本文从描述大气压等离子体的流体模型出发,耦合描述细胞电学特性的细胞介电模型,研究了正弦电压驱动的介质阻挡放电产生的大气压氦等离子体作用于细胞时,细胞中电场的分布与演化.计算结果表明,细胞膜电压占细胞总电压的主要部分,内膜电压远小于外模电压,肿瘤细胞的跨膜电压明显大于正常细胞的跨膜电压,且内膜电压只在放电过程中数值较大,而外膜电压则在放电后始终保持较大的数值.基于模拟结果,本文还讨论了放电参数对跨膜电压的影响.目前,有关等离子体医学的理论研究还较少,本文的计算将为研究大气压等离子体对细胞的电磁效应机理提供有益的探索.     

大气压气体放电等离子体流动控制概述

等离子体与固体、液体、气体一样,是物质的一种存在形态,也被称之为物质的第四态.首先简要介绍了气体放电等离子体的基本特性、等离子体在空间中的广泛存在状态、等离子体的划分方法、产生方法以及气体放电等离子体研究的发展历程;其次进一步介绍了流动控制技术在航空航天领域的重要性、流动控制技术的分类、主动流动控制的技术优势以及流动控制技术的作用机理等;然后着重介绍了大气压气体放电等离子体流动控制技术在国内外的发展现状,并主要介绍了大气压介质阻挡放电等离子体流动控制技术的技术优势及其在流动控制领域中的研究现状;最后文章对大气压介质阻挡放电等离子体流动控制领域的研究工作进行了展望.     

吸管里的饮料是怎么上来的

用吸管喝饮料是被我们的吸力吸上来的还是被大气压压上来的?饮料是被大气压压上来的,因为你把吸管里的空气吸出来,里面的气压低于外面气压。同样的效果也可在气压计上体现:水银柱上方是真空,因此外界大气压就会把水银顶起来。以前的科学家很难相信这一点,耶稣会教士弗朗西斯库斯·利努斯曾认为,是有一条看不见的线帮着吊起了水银柱。大     

神奇的光压

包围在地球周围的大气层对物体都会产生一定的压力,这就是大气压。我们平时接触到的阳光和灯光,也能对物体产生压力,只不过压力非常微小,人的感觉器官很难察觉出来罢了。其实,一百多年前,科学家就发现光波对物体能产生压力,这就是“光压”。     

不同介质层厚度对表面介质阻挡放电制动器的离子风速影响

本文简要介绍了自制的大气压介质阻挡放电制动器的两电极结构,对该两电极制动器放电的电压电流波形进行了分析,并对不同介质层厚度的制动器产生的离子风速进行了测量,实验结果表明介质层厚度会对制动器的性能产生很大的影响。     

大气压下介质阻挡放电用于污水处理的研究——放电结构设计

介质阻挡放电(DBD)可以在大气压下产生低温等离子体,在污水处理技术方面具有广阔的应用前景。本文对介质阻挡放电结构进行设计,采用同轴型放电结构。实验表明,该结构安全可靠,放电功率低,放电均匀,利用其产生的等离子体进行污水处理方便易行,切实有效。     

大气压强产生的原因

在中学物理教学中,大气压强产生的原因是帮助学生深刻理解大气压强的重要前提。然而,在一些教辅资料中,错误地将大气压强产生的原因归结为大气受重力造成的,并过多地强调此原因,致使学生产生错误的认识,造成学生在高中学习气体定律时的理解障碍。本文对大气压强产生的原因做出了详细的阐释,并提出了一些合理化建议,希望能给中学物理教学以及编写与之有关的教辅资料有所帮助。     

常压CH_4 H_2放电等离子体电子激发温度在线光谱诊断

大气压下低温等离子体甲烷偶联是利用可再生能源的绿色工艺.对大气压下CH4 H2放电等离子体进行了发射光谱在线诊断以表征此放电体系,旨在为优化用于未来工业生产的等离子体甲烷偶联工艺参数打基础.主要介绍一种大气压下CH4 H2放电等离子体电子激发温度在线诊断计算方法,此方法简便而又比较精确.修正了一个文献中曾用于诊断等离子体电子激发温度计算方程中的严重错误.