基于DBD 悬浮电极低温等离子体杀菌消毒仪研制

基于介质阻挡放电(DBD)原理,研究设计了一种悬浮电极式的低温等离子体发生设备,产生的等离子体温度较低且对人体安全,可直接接触。用所研制的低温等离子体发生设备对大肠杆菌做了灭活实验,实验结果表明,该设备产生的低温等离子体对大肠杆菌作用10s 以上,在等离子体有效作用区内大肠杆菌杀灭率为100%,表明所研制的低温等离子体发生设备具有很好的杀菌消毒效果。     

等离子体放电活化生理盐水杀菌应用研究

等离子体中含有多种活性物种可实现高效安全杀菌,活性物种与生物体相互作用多在水环境下进行.因此等离子体与水的相互作用过程研究掀起了等离子体生物杀菌的新浪潮.本文采用水中阵列放电产生等离子体活化生理盐水,利用所产生的活化生理盐水对大肠杆菌开展了杀菌消毒研究,当等离子体放电时间达到120 s时产生的活化生理盐水与大肠杆菌混合后可使大肠杆菌的存活效率降至0.001%.通过紫外-可见吸收光谱测量及化学氧化还原沉降滴定表明放电电荷及激发态氧化性活性物种与水溶液相互作用,转化为活化生理盐水中长寿命相对稳定存在的H_2O_2和O_3等氧化性物种,与大肠杆菌作用并主导主要杀菌效果.     

一种等离子体辉光放电实验设计及发射光谱的诊断

设计了一种用于飞行器隐身的等离子体发生器。采用有机玻璃板压制胶合成薄壁长方体空腔结构。以正弦交流电为电源,氩气为工作气体,在低气压下进行了辉光放电实验。采用发射光谱诊断技术对氩等离子体进行实验研究。文中通过对测得的光谱信号作玻尔兹曼曲线斜率图,计算得到等离子体的电子温度:11429K。采用S tark展宽法测定了等离子体的电子数密度:4.43×1018cm-3。测试结果表明:所设计的等离子体发生器产生的等离子体具备低温等离子体的典型温度,所产生的电子数密度具有良好的隐身效果。     

大气压氮氧等离子体射流灭活表面大肠杆菌及其发射光谱分析研究

研究了氮氧源大气压等离子体射流对表面大肠杆菌灭活作用,分析了氮氧源大气压等离子体射流的光谱性质。结果表明,在放电电压为6.8kV,气体流速为4L?min?1,处理3min时,氮氧比为1:4的大气压等离子体射流对大肠杆菌的灭活率达到98.4%,接近氧气源大气压等离子体射流灭菌效果。通过大气压等离子体射流发射光谱(OES)分析了氮氧源大气压等离子体射流中活性物质,进而解释大肠杆菌微生物灭活机理,认为NO?γ、OI、?OH等活性物质在表面大肠杆菌灭活过程中起到了重要作用。这将为大气压氮氧等离子体射流在环境卫生、微生物灭活等方面的应用研究提供实验基础和技术支持。     

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研究了氮氧源大气压等离子体射流对表面大肠杆菌灭活作用,分析了氮氧源大气压等离子体射流的光谱性质.结果表明,在放电电压为6.8kV,气体流速为4L?min-1,处理3min时,氮氧比为1:4的大气压等离子体射流对大肠杆菌的灭活率达到98.4%,接近氧气源大气压等离子体射流灭菌效果.通过大气压等离子体射流发射光谱(OES)分析了氮氧源大气压等离子体射流中活性物质,进而解释大肠杆菌微生物灭活机理,认为NO-γ、OI、·OH等活性物质在表面大肠杆菌灭活过程中起到了重要作用.这将为大气压氮氧等离子体射流在环境卫生、微生物灭活等方面的应用研究提供实验基础和技术支持.     

我国等离子体研究概况

本文介绍了我国在核聚变和高温等离子体、基础等离子体、天体等离子体和空间等离子体、低温等离子体及其应用、等离子体理论等方面的研究概况．文中不仅介绍了实验装置的参数和主要的诊断设备，而且还简述了当前实验和理论方面的研究课题．     

电子回旋共振等离子体技术

微波电子回旋共振是一种先进的低温等离子体技术，它具有优良的综合指标，提高了微电子，光电子集成电路制造工艺等应用领域中的低温等离子体加工水平，文章介绍了电子回旋共振等离子体产生原理，特点及重要的实验研究结果。     

碳纳米管低温氢等离子体的微波吸收特性研究

运用双流体理论,在同时考虑了碳纳米管中低温氢等离子体的电子碰撞吸收和氢离子碰撞吸收的基础上,理论导出了铁催化高压歧化生成的碳纳米管中低温氢等离子体的微波吸收系数公式,数值计算了不同条件下的微波吸收系数.模拟结果表明,铁催化高压歧化生成的碳纳米管中低温氢等离子体对2.45GHz的微波产生强烈吸收.理论结果与实验数据相吻合.     

常压下低温等离子体光辐射特性测量

采用常压空气辉光放电(APGD)技术在自行设计的电极板表面产生出一薄层低温等离子体,并利用光谱诊断光学系统对所产生的等离子体进行光辐射特性实验测量;实验获取了几种电极板在几个不同加载功率下的辐射光谱,并对光谱的辐射强度进行平均化处理分析。分析结果表明此沿面APGD的光辐射强度与加载功率之间存在线性增加的关系,且随电极板静态电容的增加而增强。该方法可以为控制APGD等离子体的产生量提供一种简便可行的途径。     

低温等离子体数值模拟方法的分析比较

分析比较了低温等离子体模拟中采用的流体模型、粒子模型和混合模拟方法及在放电特性分析中采用的电路模拟方法。给出了每种方法的基本原理,探讨了它们的适应性。利用粒子模型对外磁镜场作用下四阳极装置辉光放电所产生等离子体进行了模拟,分析了磁场对电子密度径向分布的影响。     

Microorganism response to atmospheric pressure helium plasma DBD treatment

The effect of an atmospheric pressure plasma dielectric barrier discharge on some microorganisms was investigated, due to the possible extent of plasma applications in controlling microbial contamination. The present investigation involved both Gram-positive and Gram-negative germs – bacteria and yeasts – treated in helium plasma (asymmetric dielectric barrier discharge) for various time durations between 25 s and 100 s. Circular growth inhibition zones were measured for two distances between the discharge electrodes, the correlations with the plasma treatment time being analyzed. Differences between the sensitivities of the four tested microorganisms to helium plasma in open atmosphere were discussed.     

Silcone Catheter Sterilization by Microwave Plasma; Argon and Nitrogen Discharge

Sterilization capability of 2.45GHz Electron Cyclotron Resonance plasma system on silicone catheter is investigated for Ar and N2 gas discharges. E.coli, MRSA, Basillus cereus and Bacillus subtilis bacteria infected silicone catheter pieces are tested for sterilization. Basillus subtilis, which is a spore type bacteria, is determined as the most resistant one, and non spore type bacteria, Escherichia coli, is determined as the easiest one. The results show that nitrogen -N2 discharge has better sterilizing effects than Ar discharge by 15% less in time. Doubling the applied microwave source power decreases sterilization time scanty. Sterilization of silicone catheter is less than an hour for above bacteria types. Plasma discharge sterilization preserves the chemical integrity of polymer — based instruments.     

Characterization of the single nanosecond pulsed surface dielectric barrier plasma actuator: Geometric and electric effects

The influence of the electrode length and the voltage pulses on the discharge characteristics of the surface dielectric barrier discharge actuators were investigated numerically by using the plasma kinetic model. The governing equations including the coupled continuity plasma discharge equation, drift-diffusion equation, electron energy equation, Poisson's equation, and Navier–Stokes equation were solved in quiescent air at atmospheric pressure. The results show that the shorter pulse rising time results in higher discharge characteristics, more intense discharge, and bigger discharge region. Differently, the compared discharge characteristics for the electrodes with different lengths prove that the length of the powered and ground electrodes has little effect on the surface dielectric barrier discharge driven by nanosecond pulsed voltage.     

A study of 1.74 MHz atmospheric pressure dielectric barrier discharge for non-conventional treatments

The paper presents a study on the atmospheric pressure dielectric barrier discharge plasma, generated with Teflon covered electrodes in flowing helium at a driving frequency of 1.74 MHz. Besides generation techniques and running principle, an operating stability diagram is presented for the discharge. By means of optical emission techniques, characteristic temperatures were determined and the reactive species were identified. The applicability of generated discharge was tested by surface functionalization and bacterial inactivation. It was found that even for short treatment times the plasma is efficient for surface treatment and it can inactivate Escherichia coli with a D-time of 10 s.     

较大体积的大气压空气介质阻挡放电特性研究

利用三电极介质阻挡放电装置, 在主放电区产生了较大体积的大气压空气均匀放电. 利用光学与电学方法, 对主放电特性进行了研究, 发现随驱动功率的不同, 主放电存在等离子体羽和等离子体柱两种模式, 等离子体羽的击穿电压随外加电压峰值的增加而减小. 利用光电倍增管对两种放电模式进行了空间分辨测量, 发现等离子体羽是以发光光层的形式传播, 而等离子体柱是连续放电. 通过采集两种放电的发射光谱, 对其振动温度和转动温度进行了测量. 发现两种放电模式的振转温度均随着U_p的增大而降低. 关键词： 介质阻挡放电 等离子体羽 等离子体柱 发射光谱     

三电极共面介质阻挡放电的放电特性及诱导气流实验研究

等离子体流动控制激励器由于其响应速度快、激励频带宽、能量损耗低、可靠性强的优势,在航空航天领域的主动流动控制等方面得到了广泛应用.文章提出了一种新型的等离子体气动激励器——三电极共面介质阻挡放电激励器,研究了该激励器电极结构对放电特性和诱导气流速度的影响,并与传统共面介质阻挡放电和沿面介质阻挡放电激励器进行了比较.结果表明:（1）随着激励电压的提高,高压电极和地电极之间先出现了丝状放电并逐渐延伸到第三电极;（2）随着第三电极与高压电极之间的距离增大,诱导气流速率从2.4 m/s下降到0 m/s,而第三电极宽度的变动对诱导气流速度影响可忽略不计;（3）相同外部条件下,该激励器诱导的气流速度小于沿面介质阻挡放电激励器,但高于共面介质阻挡放电激励器.      

Fabricating a reactive surface on the fibroin film by a room-temperature plasma jet array for biomolecule immobilization

A simple dielectric barrier discharge(DBD) jet array was designed with a liquid electrode and helium gas.The characteristics of the jet array discharge and the preliminary polymerization with acrylic acid(AA) monomer were presented.The plasma reactor can produce a cold jet array with a gas temperature lower than 315 K,using an applied discharge power between 6 W and 30 W(V dis × I dis).A silk fibroin film(SFF) was modified using the jet array and AA monomer,and the treated SFF samples were characterized by atomic force microscopy(AFM),scanning electron microscopy(SEM),Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR),and contact angle(CA).The deposition rate of the poly acrylic acid(PAA) was able to reach 300 nm/min,and the surface roughness and energy increased with the AA flow rate.The FTIR results indicate that the modified SFF had more carboxyl groups(-COOH) than the original SFF.This latter characteristic allowed the modified SFF to immobilize more quantities of antimicrobial peptide(AP,LL-37) which inhibited the Escherichia coli(E.Coli) effectively.     

电容耦合分区放电等离子体的研究

介绍了一种新的大气压下空气中等离子体产生方法─── 电容耦合分区放电。该方法综合了电晕放电和介质阻挡放电的优点,在大气压下可以生成大规模、高密度、均匀稳定的非平衡等离子体。其放电功率可达常规介质阻挡放电100倍以上,且可根据需要灵活调整。     

光谱方法研究大气压氩气等离子体喷枪的放电特性

利用同轴介质阻挡放电喷枪,通过氩气的流动在大气压空气中产生了均匀的等离子体羽。等离子体羽沿气流方向较为均匀,但在喷嘴处为白色且亮度较高,远离喷嘴处为蓝色,亮度较低。研究了等离子体羽长度与外加电压幅值、驱动频率和气体流速的关系,气流小于4 L·min-1时等离子羽的长度随气流的增大而增大,而当气流大于4 L·min-1时长度随气流的增大而减小。当气流保持恒定时,等离子体羽的长度随外加电压幅值或驱动频率的增大而增大。结合气体放电理论以及分析湍流和平流对放电的影响,对等离子体羽长度随实验参数的变化进行了定性解释。光学方法研究发现在外加电压正半周期等离子羽有一个发光脉冲,而负半周期没有发光信号。同轴介质阻挡放电正半周期有两个发光脉冲,负半周期有一个发光脉冲。通过对该N₂现象的分析,为等离子体羽的产生机制提供了一种可能的解释。采集了同轴介质阻挡放电和等离子体羽的发射光谱,研究发现除等离子体羽存在明显的OH和N₂的发射谱线外,其发射光谱没有明显差别。利用光学发射谱N+₂第一负带系,对等离子体羽转动温度进行了测量,发现转动温度沿远离喷嘴的方向逐渐降低,且转动温度随电压幅值的增大而增大。