大气压下低温等离子体灭菌消毒技术的研究

传统灭菌方法存在的各种弊端限制了其应用范围,为研究新的灭菌技术,能够在短时间内完成灭菌效果而又不损伤医疗器械,并且要降低对医务人员以及环境的损害,在介绍了大气压下低温等离子体灭菌消毒的优点后,设计了等离子体灭菌用高频高压电源和等离子体发生器,实现了大气压下均匀的介质阻挡放电。研究发现:纯Ar放电等离子的灭菌效果远差于φ(O2)=5%的Ar混合气体放电的灭菌效果,而且等离子体灭菌的效果与细菌的种类有关。基于实验结果以及实验所用等离子发生器的特殊结构,可知等离子体灭菌机理主要是细菌与等离子中所含的活性成分发生作用。     

微波灭菌与消毒

在常规消毒方法中,化学消毒法在许多国家已经禁止,尤其应用于食品,会污染食品,有害人类健康。其它常规消毒法如热水、蒸汽、热空气、紫外线、红外线、添加剂等,有的是时间过长,有的是可能有污染。而微波消毒的最大优点是无污染而且迅速。因此,微波消毒是消毒方法中最为理想的一种。     

臭氧灭菌实验研究

臭氧作为一种广谱消毒剂，在于它的强大氧化作用。它的氧化能力高于氯一倍，灭菌比氯快６００￣３０００倍，甚至几秒钟内可以灭死细菌，使用方便，不产生二次污染。本文根据《消毒技术规范》的规定，用ＸＳＭＪ－Ｉ型臭氧水灭菌器所产生的臭氧水，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和枯草杆菌黑色变种芽胞等三种指示菌做了灭菌实验，同时观察了臭氧水对五种金属片、纺织物及橡胶制品的腐蚀和氧化作用。结果显示，按国家消毒器械的标准，性     

等离子体射流快速改性促进表面电荷衰减

随着高压直流输电迅猛发展,绝缘材料在直流电压下表面电荷积聚现象严重威胁直流输电系统的安全可靠运行。为加快绝缘材料表面电荷的消散,采用大气压等离子体射流,以TEOS为前驱物,在环氧树脂表面沉积SiO_x薄膜。对改性前后材料表面化学组成、表面电导率、表面电荷特性、表面陷阱分布以及耐压特性进行多参数测量,研究等离子体射流改性前后环氧树脂表面特性。实验结果表明:等离子体处理在环氧树脂表面引入大量以Si-O-Si及Si-OH基团为主的无机基团,且表面电导率提高2个数量级。随着改性时间的延长,表面电荷的初始积聚量减少,消散速度加快,陷阱能级深度变浅;沿面闪络电压呈现先增后降的趋势,在改性180s时闪络电压提高到最高值9.0k V。研究结果表明:通过大气压等离子体射流在聚合物表面沉积薄膜能够提高环氧树脂绝缘性能,为其工程应用提供了有效的改性方法。     

纳秒脉冲表面放电等离子体影响因素的实验研究

在大气环境条件下,以环氧为介质阻挡材料,基于单极性ns脉冲电源进行了表面介质阻挡放电实验,研究了电压幅值、电极宽度、电极间距和重复频率对放电等离子体的影响。结果表明ns脉冲表面介质阻挡放电是丝状放电,放电发生在电压脉冲的上升沿阶段;放电电流主要包括两部分脉冲,与放电丝分布的均匀性有着一定的内在关系,外加电压对放电的均匀性以及产生等离子体的长度起作用;电极宽度和间距对放电电流和产生等离子体的发光强度影响不大,电极宽度和间距越小,放电丝分布越均匀,电极宽度存在一个最优值,使得激励器的放电稳定且产生等离子体相对均匀;脉冲重复频率仅对等离子体强度起作用,对放电特性的影响较复杂,不同电极参数下这些影响与放电丝的分布状态有关。     

放电等离子体空气灭菌净化技术的研究

研制了一种利用放电等离子体灭菌的空气消毒净化机 ,它采用一种独特的横置多重式静电场装置 ,可在有人情况下连续消毒杀菌 ,实践应用表明效果良好     

常压正弦激励射流等离子体的光谱特性研究

笔者研究了大气压下介质阻挡放电的产生及其发射光谱特性。放电施加正弦激励,频率和幅值分别是5²0 kHz和020 kHz和0²0 kV。通过高频数字示波器测量放电的电流电压。光谱特性通过发射光谱仪测量。光谱仪测量范围为20020 kV。通过高频数字示波器测量放电的电流电压。光谱特性通过发射光谱仪测量。光谱仪测量范围为200¹ 100 nm,通过光谱分析以确定大气压下等离子射流的影响因素。结果表明:施加电压幅值是其首要影响因素,其次是频率;气体流速的影响因气体成分的不同而不同;纯Ar大气压等离子射流只能观察到活性例子Ar而没有Ar2,Ar+2或Ar+的光谱。     

常压下射频放电的实验研究

研究了常压下射频放电的特性，实验表明，常压下射频电的基本过程类似于恒定电场的作用放电伏安特性曲线与汤逊德放电曲线基本相符，但快速交变电场又给放电带来一些新的特征，显示出典型的火花放电特性。     

等离子体射流对医疗器械的消毒效果研究

为了探索低温等离子体对医疗器械的消毒效果,设计了一种同轴介质阻挡型等离子射流装置,采用中频谐振电源在大气压下的氩气中得到类辉光放电。使用该装置对医疗器械消毒,其试验结果表明,对血压计袖带、医用弯盘以及外科镊子表面自然菌杀灭率>90%的时间分别为90、60和90s。分析表明,大气压DBD氩等离子体射流对医疗器械的消毒效果很好,并推断等离子射流中的带电粒子和活性氧在其灭菌过程中起主要作用。     

非定常等离子体诱导流场实验研究

为了解非定常等离子体作用机理,利用粒子图像激光测速技术开展了静止空气中的非定常等离子体诱导射流实验,研究了非定常诱导旋涡的产生与发展过程,以及占空比与频率对诱导流场的影响。实验结果表明:非定常模式下,诱导暴露电极右侧产生圆形诱导旋涡;随着诱导旋涡向右上方逆时针卷吸,流场产生一系列"9"状逆时针旋涡,且随着旋涡的叠加逐渐形成射流。随着占空比的增大,诱导射流速度及诱导流场高速区面积增大,高速区与壁面夹角减小。频率对诱导流场的影响存在一个最优值,当占空比一定、频率为30 Hz时,诱导射流速度最大,诱导流场高速区集中,高速区与壁面夹角最小。     

脉冲常压空气等离子体转动温度的光谱诊断

Dielectric barrier discharge(DBD) attracts lots of attentions for its great application promises,and the rotational temperature is one of its mostly important parameters.In order to measure the rotational temperature of a pulsed DBD in atmospheric air,the temperature is studied by using optical emission spectroscopy(OES).The discharge is excited by a high voltage pulse with 124 ns rise time and 230 ns full width at half maximum(FWHM) at a repetition rate of a few hundred hertz.The rotational temperatures are studied using different voltages,different repetition rates of the pulse power supply,and different gaps between dielectrics: They are in the range from 390 K to 500 K during the whole discharge.When the gap between dielectrics increases,the rotational temperature initially decreases and then increases.The rotational temperature changes complexly when the pulse repetition rate changes.When the voltage increases,the rotational temperature always decreases,which is not expected.These results allow one to predict the rotational temperature at different supply power parameters and electrode configurations,which is useful for the DBD’s industrial application.     

一种连续处理纤维材料的常压等离子体设备

常压下用等离子体来处理材料,使其表面能增强,对材料进行消毒、清洁等比真空等离子体技术有优势,为研究应用该技术,在实验室中开发了一套在常压下用空气做原料连续处理材料的等离体子体设备。试制了几种不同的电极结构,以使其产生均匀的等离子体,最后确定采用旋转轮做接地电极,铜平板做高压高频电极,耐热玻璃做绝缘介质的等离子体产生结构。试验了几种不同的绝缘材料做阻挡介质后综合考虑采用耐热玻璃做阻挡介质,并比较了产生的等离子体以及对材料的处理结果,证实经过等离子体处理之后材料的表面能大大增强。     

重频脉冲放电等离子体处理聚合物材料加快表面电荷消散的实验研究

低温等离子体在聚合物材料表面改性方面有着广泛的应用。为了研究等离子体改性对材料表面一系列性能的影响,文中采用大气压空气中介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)产生低温等离子体处理低密度聚乙烯(low density polyethylene,LDPE)薄膜,利用水接触角测试仪、傅里叶变换红外光谱仪(fourier transformed infrared spectroscopy,FTIR)和表面电位测试系统等对改性表面进行分析。实验结果表明:在处理的前20 s内,随着处理时间的增加水接触角显著降低。继续增加处理时间,水接触角变化趋于饱和。FTIR测试结果表明DBD处理后LDPE薄膜表面引入了羰基类含氧极性基团。表面电位三维分布图表明,DBD处理后的LDPE表面电位衰减比未处理的快,并且随处理时间增加,衰减率提高。导致上述结果的原因有两方面:第一是水接触角降低引起表面吸附水分含量提高,增大材料的表面电导率,提高了表面载流子的迁移速率,加快电荷沿面消散。第二是DBD处理在LDPE薄膜表面生成了羰基等极性基团,引起表面陷阱能级变浅,表面入陷的电荷更容易脱陷。总之,重频脉冲DBD处理能够有效地加快LDPE薄膜表面电荷的消散,可以为应用提供参考。     

封闭式等离子体发生器设计及其放电等离子体参数分布实验研究

为满足飞行器典型部件隐身需求,针对等离子体隐身技术应用中存在的在低空开放环境下不易产生和维持的问题,设计了一种封闭式的等离子体发生器。使用μs脉冲电源,以氩气为工作气体,在低气压下进行了放电实验。利用发射光谱法,研究了电子温度和电子密度在密闭腔体内部的分布规律。等离子体电子温度变化采用Boltzmann曲线斜率法进行分析,等离子体电子密度的变化通过分析Ar 750.38nm谱线强度变化得到。实验发现:放电电压对于电子密度的影响较为强烈,而对于电子温度影响相对较小。无论从腔体X轴还是Y轴出发,都可以看出其电子温度总体上呈现下降趋势,而电子密度逐渐增加。而且由于进气口和真空泵接口的位置分布产生的气压梯度原因,2个参数的变化在X轴向上都表现得更为强烈。     

等离子体降解苯酚废水的实验研究

研究了近几年新兴的一种等离子体降解水处理技术 ,考察了实验中废水 p H值、初始质量浓度等因素对降解苯酚废水效果的影响。发现初始质量浓度为 10 0 m g/L的废水经 12 0 min处理后降解率达 6 4 %。     

高温电弧等离子体点火器特性实验研究

等离子体点火器可以产生高温等离子体射流来提高点火效率,点火器的特性决定着等离子体点火的效果。笔者利用建立的实验测量系统,测量了不同点火器电极间距和介质气体流量下等离子体点火器的特性,并对实验结果进行了分析。实验结果表明:电极间距要控制在一定范围内防止维持电压过大而使放电变得困难且放电稳定性降低;点火器极间电流随介质流量的增大逐渐变小;点火器射流长度随介质流量的增大先增大后减小。     

电流体动力等离子体发生器特性实验研究

电流体动力(EHD)等离子体发生器产生的常压等离子体可把电能转化为周围气体的动能.从而加速表面气流的流动.目前EHD等离子体发生器能量转化的具体物理过程仍没有得到合理解释而等离子体发生器的沿面闪络问题亦制约着其性能的进一步提高.本文分别测量了对称结构EHD等离子体发生器在空气和氮气环境下的电气和EHD特性,讨论分析了EHD等离子体发生器的能量转化过程.实验结果表明对称结构EHD等离子体发生器可工作在"推"模式下,且负离子在能量转化过程中似乎起到重要的推动作用.另外,本文研究了表面封装对等离子体发生器沿面闪络的影响.实验结果表明封装后等离子体发生器的沿面闪络得到明显抑制.     

高密封性等离子体发生器一致性实验研究

毛细管放电等离子体发生器是电热化学炮中的关键部件,其工作特性直接影响着等离子体的点火效果。发生器工作的一致性则是实现发生器输出优化的基础,也是实现电热化学炮优势的重要保障。为验证并优化发生器的工作一致性,以放电中的电参数与射流压强作为表征参数,对一种典型的等离子体发生器设计结构开展了相同条件下的重复性实验。结果显示发生器不同次实验的输出特性一致性较差,且实验后的发生器中可见明显的烧蚀痕迹与大量炭黑。实验结果表明发生器内部密封性不足是造成输出不一致性的最主要原因。针对这一问题,设计了一种特殊截面的电极结构以增强发生器的密封性,验证性实验结果显示改进的发生器方案可明显改善发生器的内部密封性与工作一致性。