大气压窄间隙DBD等离子体源基础研究及应用

大气压窄间隙DBD等离子体源基础研究及应用

一、大气压窄间隙DBD等离子体源与应用基础研究(论文文献综述)

朱迪[1](2021)在《基于毛细管的同轴双气隙DBD特性及其灭菌研究》文中认为低温等离子体技术因在医疗灭菌领域具有快速高效和绿色环保的优势备受广大学者的关注。近年来,易粘附细菌的医用导管消毒不力,造成了严重的交叉感染,甚至威胁患者的生命安全。针对此问题,本文采用毛细管(外径1.0 mm,内径0.6 mm)代替尺寸相近的医用导管。将毛细管嵌套进石英管中作为双介质层,毛细管内通以氦气,毛细管外与石英管之间为环境空气,搭建了纳秒脉冲电源激励的同轴双气隙形式的介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge,DBD)装置。研究DBD特性,并对毛细管内外进行快速灭菌处理。考察了电学参量包括脉冲电压幅值(Uamp)、脉冲宽度(tw)、重复频率(f)对毛细管内产生的大气压氦气等离子体(Atmospheric Helium Plasma,AHP)和毛细管外产生的大气压空气等离子体(Atmospheric Air Plasma,AAP)特性的影响。在此基础上,采用大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)来模拟导管上沾染的细菌,研究同轴双气隙DBD系统对毛细管内外E.coli的灭活效果。主要研究内容如下:(1)通过电压电流波形的电学诊断方法、ICCD(Intensified Charge Coupled Device)的光学诊断方法和发射光谱法(Optical Emission Spectroscopy,OES),考察毛细管内氦气放电均匀性、AHP的发展过程和活性粒子种类。纳秒脉冲电源的快速上升、下降沿可增强氦气间隙的约化场强,促进氦气均匀放电的产生。提高电压幅值,正、负电流脉冲幅值均增加;时空演变图像表明,AHP沿毛细管轴向方向的传输速度也变快。提高脉冲宽度,下降沿放电强度略有增强,但电源单脉冲输入能量大幅增加。AHP产生的粒子谱线以氦的激发态原子为主,高能级的氦亚稳态原子与空气杂质气体发生彭宁电离反应,可以提供大量的种子电子,通过有效降低击穿场强来抑制电子雪崩的发展。(2)考察电压幅值和重复频率对毛细管外空气放电特性、AAP的发展过程和活性粒子种类的影响。毛细管内氦气放电形成的空间电荷效应增强毛细管外空气间隙的预电离效果,促进空气均匀放电的产生。随着电压幅值增加,上升沿放电由单个正电流脉冲变成两个;随着重复频率增加,下降沿放电也由单个正电流脉冲变成两个;同时发射光谱中特定粒子的谱线发射强度的增强,电压幅值为10.0 k V时产生的AAP中N2(C)的相对强度是6.0 k V时AHP的5倍,OH和O的相对强度分别是6.0 k V时AHP中的2倍和2.5倍。(3)采用平板菌落计数法、扫描电子显微镜法(Scanning Electron Microscope,SEM)和傅里叶变换红外光谱法(Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FTIR)分别表征E.coli的数量、形貌和细胞成分。结果表明,毛细管内的E.coli样品在Uamp=6.0 k V,f=5 k Hz,tw=1μs的条件下,经过1 min的AHP处理,灭活率可达95%。毛细管外的E.coli样品在Uamp=10.0 k V,f=1 k Hz,tw=1μs的条件下,经过0.5 min的AAP处理后,灭活率可达99.99%。通过活性粒子种类、灭菌效果以及细胞形态和成分的表征,分析AAP中活性氧、氮物种(Reactive Oxygen Nitrogen Species,RONS)在毛细管外E.coli灭活中起重要作用,AHP中He+等高能粒子的刻蚀与轰击在毛细管内E.coli灭活中作用效果显着。

张海宝,陈强[2](2021)在《非热等离子体材料表面处理及功能化研究进展》文中认为等离子体技术在现代材料制备和表面处理过程中起着重要的作用.本文聚焦于非热等离子体(NTP)材料表面处理及功能化应用,重点综述NTP在材料表面处理及功能化过程中的最新研究进展,包括激励产生等离子体的等离子体源、NTP材料表面处理及功能化工艺以及具体应用.其中,激励产生等离子体的等离子体源包括感应耦合等离子体/容性耦合等离子体、电子回旋共振/表面波等离子体、螺旋波等离子体、大气压射流等离子体和介质阻挡放电等; NTP材料表面处理及功能化工艺包括等离子体表面接枝和聚合、等离子体增强化学气相沉积和等离子体辅助原子层沉积、等离子体增强反应刻蚀和等离子体辅助原子层刻蚀工艺等;等离子体表面处理及功能化的具体应用领域包括亲水/疏水表面改性、表面微纳加工、生物组织表面处理、催化剂表面处理等.最后提出了NTP技术材料表面处理及功能化的应用前景与发展趋势.

袁慧[3](2020)在《介质阻挡放电等离子体源性能优化及其降解磺胺嘧啶研究》文中研究指明随着我国经济快速发展,加剧能源消耗,产生环境污染越来越严重。水环境污染、烟气污染、土壤污染等都是亟待解决的问题。近年来,快速发展的低温等离子体技术应用广泛,在环境、生物、化工等各行业都展现出较大优势。介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge,DBD)是目前应用较广泛的一种技术。氧气为原料气体的介质阻挡强电离放电等离子体源能够产生高浓度、高产量的臭氧为主的氧等离子体,具有强氧化电位及高反应速率特性,能有效、快速地降解难降解有机污染物。本文利用介质阻挡放电原理设计等离子体源,并通过改进电介质层材料与加工工艺实现窄间隙介质阻挡强电离放电。使用拍摄放电图像、计算放电功率、分析电流电压波形以及测量生成臭氧浓度等方法,验证了窄间隙结构是形成强电离介质阻挡放电关键。文章还考察了等离子体源生成高浓度臭氧影响因素,并在放电间隙0.1 mm、输入功率400 W、放电频率8 kHz、气体流量0.66 L/min、等离子体反应腔内压力0.15 MPa条件下臭氧浓度达到最高327 g/Nm3,每消耗kWh电能产生32.4 g臭氧。为了研究窄间隙介质阻挡放电等离子体源在污水治理方面应用,选用难降解有机物质磺胺嘧啶作为目标污染物,探究不同参数对其降解效率的影响。当等离子体源输入功率为110 W、臭氧气体积流量为0.4 L/min、水管路压力为0.15 MPa、磺胺嘧啶溶液降解率可在0.89 s内达到100%。化学需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)与总有机碳TOC(Total Organic Carbon)降解率分别达到76%和38%。因此,窄间隙介质阻挡放电等离子体源在环境污染治理领域有广泛应用前景。

马明宇[4](2020)在《大气压非平衡等离子体射流生物医学安全性体外实验研究》文中认为大气压非平衡等离子体射流(N-APPJ)能够在产生大量活性氮氧粒子(RONS)、电子和离子等生物活性成分的同时保持接近室温的气体温度,因而在生物医学领域具有广泛应用前景。N-APPJ在应用时有直接处理和利用等离子体活化水(PAW)或等离子体活化培养基(PAM)间接处理两种方式。由于N-APPJ的生物医学效应具有剂量依赖效应,尤其是它产生的RONS在生物体中浓度过高时更会产生许多病理效应。因此,对N-APPJ生物医学安全性进行系统研究,对于准确评估并尽量降低N-APPJ的潜在风险具有非常重要的意义。目前,N-APPJ与生物体相互作用时各类RONS的产生途径及其在N-APPJ各种生物医学效应中的具体作用仍未完全明确,不同RONS对正常细胞安全浓度范围是多少,通过化学方法配置的RONS溶液是否同样能够选择性杀死癌细胞,N-APPJ直接处理和PAM间接处理的效果是否完全相同,N-APPJ在应用中对正常细胞可能会产生哪些潜在毒副作用,这些与N-APPJ生物医学安全性密切相关的问题仍没有明确答案。针对以上问题,本论文以两种人体可接触N-APPJ装置为等离子体源,在以下几方面开展了体外实验研究工作:1、由于多数RONS是等离子体-液体相互作用时产生的一般反应物,而蒸馏水成分相对简单,易于分析。本论文首先对PAW中几种主要液相长寿命活性粒子(H2O2、NO2-和NO3-)和短寿命活性粒子(ONOOH、?OH和1O2)进行诊断,并对它们的产生途径、化学特性和在PAW杀菌过程中的具体作用进行全面分析,为后续细胞实验提供参考。结果表明与PAW中对应粒子浓度相近的酸性H2O2溶液、NO2-溶液和NO3-溶液几乎没有杀菌作用,?OH在PAW杀菌过程中同样几乎不起作用。首次通过实验证明了PAW中ONOOH的浓度并不足以完全实现PAW的杀菌效果。实际上,PAW中的ONOOH会进一步与剩余的H2O2反应产生O2NOOH,O2NOOH最终分解产生的?O2-和1O2会显着增强PAW杀菌效果。2、以人角质形成细胞HaCaT细胞和人黑色素瘤细胞A875细胞为模型,比较研究了利用化学方法配置的RONS溶液对正常细胞和癌细胞的细胞毒性。结果表明即使NO2-、NO3-的浓度比N-APPJ处理时的浓度高出一个量级,它们单独或共同作用时对两种细胞都基本没有毒性,H2O2与NO2-混合后会对正常细胞和癌细胞产生很强的毒性。但是,相同条件下化学方法配置的RONS溶液不仅不能选择性杀死A875细胞,反而是HaCaT细胞存活率更低。这主要是因为A875细胞比HaCaT细胞具有更强的抗氧化损伤能力。3、以HaCaT细胞和A875细胞为模型,比较研究了N-APPJ直接处理和PAM处理对正常细胞和癌细胞的细胞毒性。结果表明用PAM处理时,相同条件下A875细胞的存活率要高于HaCaT细胞,而采用N-APPJ直接处理时,当处理时间合适时,则可以实现选择性杀死A875细胞的效果。这说明PAM并不是在所有的情况下都具有和N-APPJ直接处理相似的生物医学效应。N-APPJ直接处理时产生的短寿命活性粒子和A875细胞较弱的贴壁是N-APPJ直接处理选择性杀死A875细胞的两个重要原因。4、为确定N-APPJ直接处理的长期安全性,以人正常肝细胞L02细胞为模型研究了N-APPJ直接处理可能具有的潜在遗传毒性和致突变风险。结果表明长时间N-APPJ直接处理不仅会造成细胞直接死亡,存活下来的细胞染色体也会受到损伤,细胞微核率会明显增加。但N-APPJ直接处理造成的染色体损伤可以通过充分的细胞分裂和增殖在存活细胞后代中得到修复,后代细胞中没有出现延迟的细胞增殖死亡、微核率增加等延迟的细胞基因组不稳定的表现。当后代细胞再次用N-APPJ处理时,后代细胞死亡百分比、微核率和HPRT基因突变频率与第一次相同处理时间下的结果相比并没有明显区别,说明N-APPJ直接处理对细胞的损伤不具有“远后效应”。而且,两轮N-APPJ直接处理后,L02细胞的HPRT基因突变频率与未处理时的自然突变频率相比也没有显着变化,说明一两次的N-APPJ处理对细胞基本没有致突变作用。

张东鹏[5](2020)在《气液混合相态下等离子体组分变化的研究》文中进行了进一步梳理等离子体因其组成粒子丰富、化学活性强等特征,在公共卫生和环保领域日益受到研究者的重视。以空气、氧气等作为载气的等离子体装置和设备在医疗杀菌消毒和工业污水废气处理中开始展露头角。然而,在等离子体在杀菌治污的大部分实践应用中,实际产生的等离子体有效化学活性物种单一,反应效率并不高,这极大制约了等离子体杀菌除污的实际效果。因此,反应活性成分单薄、有效浓度不高成为影响其高效应用的主要问题。针对上述问题,本文以引入气液两相混合物来增加化学活性物种种类及其强度为出发点,对气液两相混合物的产生方法、过程以及引入等离子体后对等离子体组分和状态产生的影响进行了研究。针对这一研究构想,提出将介质阻挡放电(Dielectric barrier discharge,DBD)等离子体激励与饱和碳酸氢钠溶液沸腾管结合,从而在沸腾过程中产生气液两相混合物;从气液两相混合物产生的相变过程和其对等离子体状态的影响两方面展开研究。首先,研究大气压等离子体激励作用下的饱和碳酸氢钠沸腾过程,重点探究沸腾管内DBD放电和气泡演化及其临界现象对产生气液混合物的影响;其次,研究气液两相混合物的注入对目标等离子体的影响,重点探究两者作用过程中等离子体活性物种种类、等离子体密度和产生范围的变化;最后针对DBD放电容性负载和针状容性负载的要求,开展与之匹配的差分电源设计工作,为目标等离子体的产生提供方案。针对目标等离子体内羟基自由基(OH)、高活性N、O等有效成分的产生,本文设计了一种简洁的双电极DBD等离子体加热和气液引入装置。与目标等离子体直接接触液体这种方式相比,这种组合式等离子体激励结构在控制上更加灵活简便,反应效率较高。在对沸腾管内饱和Na HCO3加热汽化研究中,我们发现:气泡主导参与的热量传递和沸腾过程中的DBD正反馈效应加速了气液混合物生成和喷射进程,最大喷射速度可达4000 mm/s;实验中利用光谱诊断和纹影诊断的方法表征了气液两相混合物对目标等离子体密度、范围和引入后高活性物种成分的变化。诊断结果表明:目标等离子体中心电子密度相较引入前降幅约38%,目标等离子体中心最大宽度约为原来4倍;波长为306-312 nm的OH发射光谱强度达到引入前的两倍水平,320-360 nm下的氮分子第二正带(N2Second positive(C-B)system,N2SPS)区域中出现两个显着增长峰,777.2 nm的活性O位置处,其光谱发射强度为引入前的8倍。以上研究结果验证了气液两相混合物引入目标等离子体可以改变其化学活性物种种类和强度的设想,为等离子体中化学活性物种成分单一、反应效率不高问题提供了思路和借鉴。

程鹤[6](2019)在《基于流体模型的大气压非热等离子体应用基础研究》文中研究说明基于等离子体射流和介质阻挡放电技术的快速发展,近年来大气压非热等离子体在生物医学以及催化合成等领域获得了广泛应用。然而由于实验诊断技术的局限,目前该领域仍尚未完全掌握微等离子体射流活性粒子产生机制、微尺度下介质阻挡放电同细菌生物膜的作用规律以及等离子体协同催化的微观机理。针对上述问题,本文采用二维大气压非热等离子体流体模型,通过对等离子体发展过程开展一系列高时间-空间分辨研究,揭示了微尺度下等离子体的产生机理、及其同处理对象的作用规律,为大气压非热等离子体的应用发展提供了理论指导。本文的主要工作如下:1)基于二维微等离子体射流模型,发现了管径通过影响击穿电压,进而影响流注内部活性粒子产生的机制。管径对击穿电压的影响机制是:管径的减小导致电子壁耗的增大,进而减小了预击穿电子密度,使得击穿电压必须增大,以维持雪崩-流注转换。击穿电压的提高增强了等离子体的功率注入,导致了更强的电离和激发过程,使得活性粒子的密度呈现数量级的升高。2)基于二维空气介质阻挡放电模型,研究了流注放电与水果表面细菌生物膜的微观作用过程。流注头部与生物膜之间的电压降会导致生物膜表面形成预电离,进而加速流注推进过程。流注在生物膜表面产生的强电场、离子通量密度差以及极高的活性粒子通量能够促使生物膜发生结构损伤以及脂质氧化反应,促使生物膜破裂,从而杀灭细菌。同时由于该流注放电中带电粒子的平均自由程在微米尺度,因而等离子体能够深入生物膜内部的空腔中。数据分析表明等离子体中大部分活性粒子的峰值密度均位于空腔中,因而能够有效的杀灭生物膜底层细菌。进一步模拟研究双流注处理三个细菌生物膜的过程,结果表明流注之间存在协同作用,不但能够增加处理面积,而且能够提高空腔中的活性粒子密度。3)基于复杂几何结构下的填充床介质阻挡放电(PB-DBD)反应器模型,分析了纳秒脉冲等离子体催化干重整(CH4和CO2)的放电特性,转化率和能量效率。在脉冲内,等离子体在催化珠间的内层间隙中以表面电离波和丝状微放电相结合的方式推进;在催化珠与介质管的外层间隙中,等离子体以负流注的形式推进,最后转化为强辉光放电。在脉冲内,瞬时高功率的能量注入使得电子加热驱动内外间隙放电迅速发展,并决定了电子碰撞分解主导CO和H2产生的规律。在脉冲间隙,极低的占空比有效降低了气体温度,进而减弱CO和O的复合,最终提高了纳秒脉冲PB-DBD的转化率。瞬时高功率和低占空比是纳秒脉冲PB-DBD高转化率和高能量效率的主要原因。

李和平,于达仁,孙文廷,刘定新,李杰,韩先伟,李增耀,孙冰,吴云[7](2016)在《大气压放电等离子体研究进展综述》文中进行了进一步梳理本论文简要回顾了大气压放电等离子体的发展历史,介绍了大气压放电等离子体的产生方式和分类,从基础研究和应用两个不同的层面分析了大气压与低气压放电等离子体的异同点。在此基础上,就大气压放电等离子体在生物医学、环境保护、先进材料合成、主动流动控制以及辅助燃烧等典型应用领域的研究进展进行了详细的综述,包括大气压放电等离子体在上述不同领域的研究进展以及亟待解决的主要科学和技术问题等。基于此,凝练了目前大气压放电等离子体源基础和应用研究所面临的共性关键科学问题和核心技术问题,这对今后该领域开展多学科深度融合的、以应用为导向的研究工作具有一定的借鉴作用。

张志鹏[8](2016)在《分区激励氧等离子体反应器阵列应用特性研究》文中研究说明我国是一个自然灾害频发的国家,受灾时供水系统常常遭到损害,受灾地区生活饮用水难以保障。随着工业化的发展,水资源短缺与水环境污染状况日益加剧,供水水质安全受到严重威胁,饮用水的安全问题成为国家和社会关注的重点。基于大气压强电场放电的高级氧化技术是一种安全有效的饮用水处理技术,其中利用大气压强电场放电高效、规模化的制备氧活性粒子是该技术中的核心问题。基于分区激励技术构建的大气压非平衡等离子体反应器阵列可有效解决尺度放大效应问题,为高级氧化技术饮用水处理系统的研制提供核心技术装置。本文研究了分区激励氧等离子体反应器阵列中的放电相互作用现象,建立了反应器工作的串并联组合模式,最终对分区激励氧等离子体反应器阵列的应用特性进行研究,其结果表明:(1)大气压针—板介质阻挡放电,在高激励电压下产生微流注与微类辉光交替促成放电模式。当为单微放电通道时,由于介质表面沉积电荷的影响,产生反向电场,微流注放电通道围绕沉积电荷高速游动,肉眼观察时则呈现出具有一个圆形底盘的锥形的放电形态。当为双微放电通道时,两放电通道表现为相互排斥作用。当为三微放电通道时,中间的微流注发光很弱,两侧的微流注仍然出现分别向左右弯曲或者偏移的现象,表现出相互排斥的现象。(2)基于矩形薄平板结构大气压非平衡等离子体反应器,建立氧等离子体反应器多模块串并联组合模式。氧等离子体反应器多模块串联时有助于氧活性粒子浓度的提升,当氧气进气量为3L/min时,氧等离子体反应器单模块结构氧活性粒子最高浓度为100.0g/m3,氧等离子体反应器三模块串联结构氧活性粒子最高浓度为155.6 g/m3;氧等离子体反应器多模块并联时氧活性粒子产率有较大的提升,当氧气进气量为9L/min,氧等离子体反应器单模块结构氧活性粒子最高产率为29.3g/h,而氧等离子体反应器三模块并联结构氧活性粒子最高产率为53.8g/h。根据实际应用中对氧活性粒子浓度、产率的需求,可将氧等离子体反应器串并联组合使用。(3)将分区激励氧等离子体反应器阵列应用于水力空化系统中,测试在不同水力空化器混溶方式下分区激励氧等离子体反应器阵列的应用特性。在相同水力空化器混溶方式下,适当减小氧气进气量可以增大氧活性粒子浓度;而增大氧气进气量可以增大氧活性粒子产率,降低分区激励氧等离子反应器阵列单位能耗。在相同有功功率下,增大氧气进气量可以增大分区激励氧等离子体反应器阵列畸变功率。因此该装置符合高效、规模化的应用需求,其应用特性为实际应用提供了可靠的依据。

俞哲[9](2015)在《分区激励式大气压非平衡等离子体反应器阵列研究》文中研究指明随着我国经济快速增长和国际贸易不断发展,各大港口船舶压载水排放量也逐年增加,船舶压载水中携带大量外来生物,使我国海洋生态环境面临越来越大的外来生物入侵压力。利用基于大气压强电场放电的高级氧化技术是一种安全有效的压载水处理方法,该方法的核心是研制能够连续、规模、高效制备活性氧粒子的发生装置。传统规模化活性氧粒子发生装置,由于存在几何尺度放大效应,致使放电体系难以在数千赫兹以上的高频下运行。而较低的激励频率使活性氧粒子发生装置存在体积过大、效率低、产率难以提高等问题。基于高级氧化处理压载水技术要求,依据大气压强电场放电规模化制备高浓度活性氧粒子的技术路线,开展了分区激励式大气压非平衡等离子体反应器阵列研究,结果表明:(1)利用大气压非对称电极结构介质阻挡放电,在高激励电压下可以产生微流注与微类辉光交替促成放电模式,微流注存在于激励电压的正半周期,微类辉光存在于激励电压的负半周期,微流注头部动态强电场与微类辉光阴极位降区持续强电场在放电间隙内的协同作用,增强了放电间隙内局部强电场的时空分布,有利于提高活性氧粒子的产生效率;(2)通过应用非对称电极结构与高电压激励,可以促使大气压非平衡等离子体反应器工作在微流注与微类辉光交替促成放电模式,在时间和空间上强化了放电间隙内的局部电场;通过对电极表面进行预氧化处理,增加了反应器电极表面抗氧化性,延长了反应器电极寿命,提高了放电稳定性。基于以上优化,大气压非平衡等离子体反应器制备活性氧粒子的最高浓度可达165 g/m3,最高产量达41.9g/h,单位放电面积产量达1130g/m2·h;(3)通过建立分区激励方法,将系统谐振参量(变压器漏感与反应器等效电容)分散到由小型高频高压变压器和大气压非平衡等离子体反应器组成的分区激励单元中,实现了在反应器阵列规模尺度增加的同时,保证系统固有谐振频率不变,放电系统仍然可以工作在原有较高的频率,解决了大气压非平衡等离子体反应器阵列规模尺度放大效应问题;(4)通过设计大功率逆变器与小型高频高压变压器研制了大气压非平衡等离子体反应器阵列分区激励电源。大功率逆变器主电路采用IGBT开关器件组成的全桥逆变电路,通过PWM控制策略对输出功率和频率进行调控,输出频率范围为5N11 kHz,最大输出功率为20 kW,可同时驱动40台大气压非平衡等离子体反应器;小型高频变压器设计充分考虑了高频高压激励的特点,使用频率范围为5-11kHz,最高输出电压为10kV;(5)基于分区激励方法,利用大气压非平衡等离子体反应器与小型高频变压器组成分区激励单元,将24组分区激励单元阵列并接于一台大功率逆变器上,研制了分区激励式大气压非平衡等离子体反应器阵列。在实际工程应用模式下,该反应器阵列首次实现在8 kHz以上的工作频率下运行,保证了活性氧粒子的规模化制备,制得活性氧粒子浓度可达110.9 g/m3,产量可达443.6 g/h:同常规装置相比,其体积大幅减小,工作频率大幅提高(由1 kHz左右提升至8kHz以上),激励电压大幅降低(由10~30 kV降低至2~4 kV),为高级氧化压载水处理系统的研制提供了核心技术装置。

周建刚[10](2014)在《大气压非平衡等离子体源参数对输出等离子体浓度的影响及其机理分析》文中研究表明为研究各个参数对大气压非平衡等离子体源的影响,给进一步探讨其机制提供依据,在保持其他参数不变的前提下,变化大气压非平衡等离子体源的某一个参数,用DLY-3型大气离子数密度测量仪测量其输出等离子体中离子的数密度。结果表明:在击穿限度内输出的离子数密度随外加电压升高而升高;在空气体积流量不影响放电空间分布的前提下,输出的离子数密度随体积流量增加而升高;在4.710 kHz范围内输出的离子数密度随交流电源频率增加而升高;在2种实验放电间隙中,小间隙(0.64 mm)比大间隙(1.00 mm)的输出离子数密度高。在各个参数可调控的条件下所做的等离子体浓度测量可定量地描述等离子体系统的状态及其相应变化,通过变换各个参数可以使大气压非平衡等离子体源输出的等离子体浓度在相当大的范围内变化,并存在极大值。

二、大气压窄间隙DBD等离子体源与应用基础研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、大气压窄间隙DBD等离子体源与应用基础研究(论文提纲范文)

(1)基于毛细管的同轴双气隙DBD特性及其灭菌研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 引言
    1.1 课题研究背景
    1.2 传统消毒灭菌方法的局限性
    1.3 大气压等离子体灭菌技术研究进展
        1.3.1 大气压等离子体的特点
        1.3.2 大气压等离子体灭菌应用
    1.4 介质阻挡放电
        1.4.1 放电结构
        1.4.2 放电模式
    1.5 本文主要研究内容
2 实验平台及诊断方法
    2.1 实验系统与实验方法
        2.1.1 实验系统
        2.1.2 单脉冲能量及输入功率计算方法
        2.1.3 时空分辨图像测量系统
        2.1.4 发射光谱法
        2.1.5 转动温度拟合方法
    2.2 实验菌种及诊断方法
        2.2.1 实验菌种
        2.2.2 培养方法
        2.2.3 E.coli样品准备与处理
        2.2.4 微生物计数法
        2.2.5 扫描电子显微镜法
        2.2.6 傅里叶变换红外光谱法
3 毛细管内等离子体特性研究
    3.1 毛细管内脉冲电场分布的影响参数分析
    3.2 大气压氦气等离子体特性分析
        3.2.1 脉冲电压幅值对电学特性的影响
        3.2.2 脉冲电压幅值对光学特性的影响
        3.2.3 脉冲宽度对电学特性的影响
        3.2.4 脉冲宽度对光学特性的影响
        3.2.5 毛细管内氦气放电的发射光谱
    3.3 本章小结
4 毛细管外等离子体特性研究
    4.1 大气压空气等离子体发展过程分析
    4.2 大气压空气等离子体特性分析
        4.2.1 脉冲电压幅值对电学特性的影响
        4.2.2 脉冲电压幅值对光学特性的影响
        4.2.3 脉冲重复频率对电学特性的影响
        4.2.4 脉冲重复频率对光学特性的影响
        4.2.5 同轴双气隙DBD系统的发射光谱
        4.2.6 同轴双气隙DBD系统的气体温度
        4.2.7 脉冲电压幅值对粒子发射强度的影响
    4.3 本章小结
5 同轴双气隙DBD系统对E.coli的灭活研究
    5.1 毛细管内E.coli的灭活效果分析
        5.1.1 脉冲电压幅值及处理时间对灭菌效果的影响
        5.1.2 脉冲重复频率对灭菌效果的影响
    5.2 毛细管外E.coli的灭活效果分析
        5.2.1 脉冲电压幅值及处理时间对灭菌效果的影响
        5.2.2 脉冲重复频率对灭菌效果的影响
    5.3 E.coli的存活率模型
        5.3.1 靶理论模型
        5.3.2 Weibull模型
    5.4 E.coli灭活诊断结果分析
        5.4.1 E.coli的 SEM分析
        5.4.2 E.coli的 FTIR分析
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

(3)介质阻挡放电等离子体源性能优化及其降解磺胺嘧啶研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 介质阻挡放电的概念与应用
    1.3 臭氧概述
    1.4 磺胺嘧啶污染现状及降解研究进展
    1.5 本文研究内容
2 窄间隙强电离放电等离子体源的形成
    2.1 实验装置
    2.2 不同放电间隙等离子体源放电特性
        2.2.1 不同放电间隙电压电流分析
        2.2.2 不同放电间隙Lissajous及放电效率分析
        2.2.3 不同放电间隙臭氧生成分析
    2.3 光谱检测
    2.4 本章小结
3 等离子体源生成高浓度臭氧的影响因素
    3.1 输入功率对臭氧浓度的影响
    3.2 放电频率对臭氧浓度的影响
    3.3 原料气体类型对臭氧浓度的影响
    3.4 氧气体积流量对臭氧浓度的影响
    3.5 压力对臭氧浓度的影响
    3.6 温度对臭氧浓度的影响
    3.7 本章小结
4 高浓度臭氧降解水中磺胺嘧啶
    4.1 实验试剂及仪器
    4.2 实验设计
        4.2.1 实验装置
        4.2.2 检测方法
    4.3 不同实验因素对磺胺嘧啶的降解影响
        4.3.1 反应时间对磺胺嘧啶降解率的影响
        4.3.2 臭氧气体流量对磺胺嘧啶降解率的影响
        4.3.3 水管路压力对磺胺嘧啶降解率的影响
        4.3.4 磺胺嘧啶水溶液COD降解情况分析
        4.3.5 磺胺嘧啶水溶液TOC降解情况分析
    4.4 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果

(4)大气压非平衡等离子体射流生物医学安全性体外实验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 大气压非平衡等离子体射流(N-APPJ)概述
        1.1.1 等离子及其分类简介
        1.1.2 大气压非热平衡等离子体射流
    1.2 等离子体医学概述
    1.3 N-APPJ生物医学应用研究进展
        1.3.1 N-APPJ的生物医学效应
        1.3.2 N-APPJ与生物体相互作用过程
        1.3.3 N-APPJ的生物医学应用领域
    1.4 N-APPJ生物医学安全性的研究意义
    1.5 N-APPJ生物医学安全性研究现状
    1.6 本文主要研究内容
2 本论文使用的等离子源和物理诊断方法
    2.1 两种等离子体源
    2.2 等离子体诊断方法
        2.2.1 电压电流测量和功率计算
        2.2.2 等离子体辐射光谱测量
        2.2.3 等离子体气体温度估算
        2.2.4 等离子体产生的气态活性分子浓度测量
    2.3 本章小结
3 等离子体活化水(PAW)杀菌关键活性粒子研究
    3.1 引言
    3.2 材料和方法
        3.2.1 PAW的制备
        3.2.2 液相活性粒子诊断方法
        3.2.3 细菌培养与杀菌实验流程
        3.2.4 数据处理
    3.3 实验结果
        3.3.1 电压电流波形和气体温度
        3.3.2 气态活性粒子诊断
        3.3.3 液相活性粒子诊断
        3.3.4 PAW和 PAPBS杀菌结果
        3.3.5 长寿命粒子在PAW杀菌过程中的作用
        3.3.6 短寿命粒子在PAW杀菌过程中的作用
    3.4 讨论
    3.5 本章小结
4 RONS溶液对正常细胞和癌细胞细胞毒性比较研究
    4.1 引言
    4.2 材料和方法
        4.2.1 实验材料与细胞培养
        4.2.2 细胞处理
        4.2.3 细胞活性检测
        4.2.4 细胞内活性氧(ROS)水平检测
        4.2.5 数据处理与统计分析
    4.3 实验结果
        4.3.1 RONS溶液对HaCaT细胞的细胞毒性
        4.3.2 RONS溶液对A875 细胞的细胞毒性
        4.3.3 RONS溶液对两种细胞胞内ROS水平的影响
    4.4 讨论
    4.5 本章小结
5 N-APPJ直接处理和PAM对正常细胞和癌细胞细胞毒性比较研究
    5.1 引言
    5.2 材料和方法
        5.2.1 实验材料与细胞培养
        5.2.2 实验装置和细胞处理
        5.2.3 细胞活性检测
        5.2.4 细胞内活性氧(ROS)水平检测
        5.2.5 PAM中长寿命粒子诊断
        5.2.6 细胞形态学观察
        5.2.7 数据处理与统计分析
    5.3 实验结果
        5.3.1 氦气N-APPJ基本物理特性
        5.3.2 PAM对 HaCaT细胞的选择性杀伤
        5.3.3 N-APPJ直接处理对A875 细胞的选择性杀伤
        5.3.4 不同处理方法后两种细胞胞内ROS水平变化
        5.3.5 细胞贴壁能力的影响
    5.4 讨论
    5.5 本章小结
6 N-APPJ对正常细胞的遗传毒性和诱变特性研究
    6.1 引言
    6.2 材料和方法
        6.2.1 实验材料与细胞培养
        6.2.2 实验装置和细胞处理
        6.2.3 细胞凋亡检测
        6.2.4 微核试验
        6.2.5 HPRT基因突变检测
        6.2.6 数据处理与统计分析
    6.3 实验结果
        6.3.1 第一轮等离子体射流处理引起的L02 细胞损伤
        6.3.3 第二轮等离子体射流处理引起的L02 细胞损伤
    6.4 讨论
    6.5 本章小结
7 总结与展望
    7.1 本文工作总结
    7.2 下一步工作展望
致谢
参考文献
附录:攻读博士学位论文期间取得的主要学术成果

(5)气液混合相态下等离子体组分变化的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 背景综述与研究意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文研究思路
    1.4 论文内容和组织架构
        1.4.1 主要内容
        1.4.2 本文的章节安排
第二章 大气压等离子体激励下饱和溶液沸腾实验研究
    2.1 饱和NaHCO_3溶液沸腾实验系统设计
        2.1.1 系统组成和实验方法
        2.1.2 DBD加热装置介绍
    2.2 等离子体源加热下的沸腾过程研究
        2.2.1 C区全过程物理阶段研究
        2.2.2 气泡演化研究
        2.2.3 DBD对沸腾传热影响的讨论
    2.3 小结
第三章 气液两相混合物对等离子体组分及状态的影响
    3.1 气液两相混合物产生过程研究
    3.2 气液两相流下的纹影诊断实验
        3.2.1 纹影系统诊断原理
        3.2.2 等离子体密度计算方法
        3.2.3 实验结果与分析
    3.3 气液两相流下的光谱诊断实验
        3.3.1 光谱诊断介绍
        3.3.2 光谱诊断实验与结果
    3.4 小结
第四章 容性等离子体激励系统设计及其放电特性研究
    4.1 容性等离子体激励电源设计
        4.1.1 差分电源主电路设计
        4.1.2 主电路驱动及电压、电流反馈主要电路
        4.1.3 双路差分电源联动调试
    4.2 DBD激励放电实验研究
        4.2.1 DBD负载
        4.2.2 DBD实验系统
        4.2.3 纳米与非纳米结构电极DBD实验
        4.2.4 实验结论
    4.3 针状电极电弧放电实验研究
        4.3.1 针状电极电弧放电原理
        4.3.2 针状电极电弧等离子体发生装置
        4.3.3 实验结论
    4.4 小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
附录B 论文结果和方法可追溯性信息

(6)基于流体模型的大气压非热等离子体应用基础研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 大气压非热等离子体
    1.2 大气压非热等离子体在生物医学和催化合成领域的应用
    1.3 大气压非热等离子体仿真研究现状和研究意义
    1.4 本论文的研究内容及创新点
2 等离子体建模方法及理论
    2.1 维数、几何与网格
    2.2 方程、反应与边界
    2.3 有限元方法
    2.4 大气压非热等离子体建模基本步骤
    2.5 本章小结
3 管径对流注活性粒子产生的影响研究
    3.1 数值模型与方法
    3.2 结果与分析
    3.3 本章小结
4 流注放电处理水果表面细菌生物膜的仿真研究
    4.1 数值模型与方法
    4.2 结果与分析
    4.3 本章小结
5 PB-DBD等离子体催化干重整的仿真研究
    5.1 数值模型与方法
    5.2 结果与分析
    5.3 本章小结
6 总结与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 下一步工作展望
致谢
参考文献
附录 攻读博士学位期间发表的主要论文

(8)分区激励氧等离子体反应器阵列应用特性研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 非平衡等离子体概述
    1.3 大气压介质阻挡放电研究进展
        1.3.1 大气压介质阻挡放电
        1.3.2 大气压介质阻挡放电模式
        1.3.3 大气压介质阻挡放电反应器
        1.3.4 大气压介质阻挡放电反应器阵列分区激励技术
    1.4 主要研究内容与研究思路
第2章 DBD微放电通道相互作用研究
    2.1 实验系统与装置设计
    2.2 DBD放电模式
        2.2.1 DBD微流注放电模式
        2.2.2 DBD微流注与微类辉光交替促成模式
    2.3 DBD微放电通道的相互作用
        2.3.1 单针-板DBD结构中电荷对放电通道的影响
        2.3.2 双针-板DBD结构中放电通道的相互作用
        2.3.3 三针-板DBD结构中放电通道的相互作用
    2.4 本章小结
第3章 DBD氧等离子体反应器模块性能研究
    3.1 DBD氧等离子体反应器
    3.2 多模块对氧等离子体反应器氧活性粒子浓度的影响
    3.3 多模块对等离子体反应器氧活性粒子产率的影响
    3.4 多模块对等离子体反应器单位能耗的影响
    3.5 多模块氧等离子体反应器性能研究
        3.5.1 氧活性粒子最高浓度下性能研究
        3.5.2 氧活性粒子最高产率下性能研究
        3.5.3 最低单位能耗下性能研究
    3.6 本章小结
第4章 分区激励氧等离子体反应器阵列应用
    4.1 分区激励氧等离子体反应器阵列应用实验方案
    4.2 分区激励氧等离子体反应器阵列三组水力空化器应用
    4.3 分区激励氧等离子体反应器阵列四组水力空化器应用
    4.4 分区激励氧等离子体反应器阵列五组水力空化器应用
    4.5 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读学位期间学术成果
致谢

(9)分区激励式大气压非平衡等离子体反应器阵列研究(论文提纲范文)

创新点摘要
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 船舶压载水搭乘外来海洋生物的危害
        1.1.2 有关压载水处理的立法公约与技术导则
        1.1.3 船舶压载水处理方法
        1.1.4 基于大气压强电场放电的高级氧化技术处理压载水方法
    1.2 大气压介质阻挡放电研究进展综述
        1.2.1 大气压介质阻挡放电
        1.2.2 大气压介质阻挡放电模式
        1.2.3 大气压强电场放电及其对等离子体化学反应的影响
        1.2.4 大气压介质阻挡放电反应器研究现状与发展趋势
        1.2.5 大气压介质阻挡强电场放电反应器构成技术难点
        1.2.6 大气压介质阻挡放电激励技术
    1.3 主要研究内容
第2章 大气压微流注与微类辉光交替促成放电模式
    2.1 引言
    2.2 实验装置与诊断方法
        2.2.1 实验装置
        2.2.2 诊断与检测方法
    2.3 微流注与微类辉光交替促成放电
        2.3.1 微流注放电现象
        2.3.2 微流注与微类辉光交替促成放电现象
        2.3.3 微流注与微类辉光交替促成放电模式形成机理
        2.3.4 微流注与微类辉光交替促成放电中的微流注特性
        2.3.5 微流注与微类辉光交替促成放电中的微类辉光特性
    2.4 微放电通道相互作用
        2.4.1 微放电通道相互作用
        2.4.2 三微放电通道相互作用
    2.5 本章小结
第3章 大气压非平衡等离子体反应器优化
    3.1 引言
    3.2 大气压非平衡等离子体反应器结构
        3.2.1 大气压非平衡等离子体反应器结构
        3.2.2 高性能Al_2O_3薄电介质层
        3.2.3 电极的局部电场强化
        3.2.4 电极材料的抗氧化性能
    3.3 大气压非平衡等离子体反应器工作特性
        3.3.1 大气压非平衡等离子体反应器活性氧发生实验
        3.3.2 大气压非平衡等离子体反应器电学特性变化
        3.3.3 强电场放电对接地电极表面的影响
        3.3.4 强电场放电对电介质层表面的影响
    3.4 大气压非平衡等离子体反应器优化途径
    3.5 大气压非平衡等离子体反应器性能影响因素
        3.5.1 反应器性能测试
        3.5.2 冷却温度对反应器性能影响
        3.5.3 原料气体含水量对反应器性能影响
        3.5.4 放电通道长度对等离子体化学反应的影响
    3.6 本章小结
第4章 大气压非平衡等离子体反应器阵列分区激励技术
    4.1 引言
    4.2 大气压非平衡等离子体反应器等效电路及系统谐振特性分析
        4.2.1 大气压非平衡等离子体反应器模块负载特性
        4.2.2 负载等效电路谐振特性分析
    4.3 大气压非平衡等离子体反应器组合工作特性
    4.4 大气压非平衡等离子体反应器阵列尺度放大效应与分区激励调控方法
    4.5 放电系统参数对谐振频率的影响
        4.5.1 变压器漏感的影响
        4.5.2 反应器等效电容的影响
        4.5.3 品质因数的影响
    4.6 本章小结
第5章 大气压非平衡等离子体反应器阵列分区激励电源设计
    5.1 引言
    5.2 大功率逆变器设计
        5.2.1 大功率逆变器主电路设计
        5.2.2 大功率逆变器驱动电路设计
        5.2.3 大功率逆变器及其输出特性
    5.3 小型高频变压器设计
        5.3.1 磁芯材料和结构
        5.3.2 参数设计
        5.3.3 小型高频变压器及其输出特性
    5.4 本章小结
第6章 分区激励式大气压非平衡等离子体反应器阵列及效能
    6.1 引言
    6.2 分区激励式大气压非平衡等离子体反应器阵列的设计与组成
    6.3 分区激励式大气压非平衡等离子体反应器阵列测试方法
    6.4 分区激励式大气压非平衡等离子体反应器工作频率设定
    6.5 分区激励单元对逆变器输出的影响
        6.5.1 分区激励式大气压非平衡等离子体反应器阵列谐振参量失配
        6.5.2 谐振参量失配原因分析
        6.5.3 分区激励式大气压非平衡等离子体反应器阵列谐振参量优化
    6.6 分区激励式大气压非平衡等离子体反应器阵列效能
    6.7 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
攻读学位期间学术成果
致谢
作者简介

(10)大气压非平衡等离子体源参数对输出等离子体浓度的影响及其机理分析(论文提纲范文)

0引言
1实验流程示意图及说明
2实验结果及其分析
    2.1空气体积流量对强电离放电伏安特性曲线的影响
    2.2离子数密度与折合电场强度的关系
    2.3离子数密度与空气体积流量的关系
    2.4离子数密度与空气体积流量的关系
    2.5离子数密度与放电间隙的关系
3结论

四、大气压窄间隙DBD等离子体源与应用基础研究(论文参考文献)

  • [1]基于毛细管的同轴双气隙DBD特性及其灭菌研究[D]. 朱迪. 大连理工大学, 2021(01)
  • [2]非热等离子体材料表面处理及功能化研究进展[J]. 张海宝,陈强. 物理学报, 2021(09)
  • [3]介质阻挡放电等离子体源性能优化及其降解磺胺嘧啶研究[D]. 袁慧. 大连海事大学, 2020(01)
  • [4]大气压非平衡等离子体射流生物医学安全性体外实验研究[D]. 马明宇. 华中科技大学, 2020(01)
  • [5]气液混合相态下等离子体组分变化的研究[D]. 张东鹏. 上海交通大学, 2020(01)
  • [6]基于流体模型的大气压非热等离子体应用基础研究[D]. 程鹤. 华中科技大学, 2019(01)
  • [7]大气压放电等离子体研究进展综述[J]. 李和平,于达仁,孙文廷,刘定新,李杰,韩先伟,李增耀,孙冰,吴云. 高电压技术, 2016(12)
  • [8]分区激励氧等离子体反应器阵列应用特性研究[D]. 张志鹏. 大连海事大学, 2016(07)
  • [9]分区激励式大气压非平衡等离子体反应器阵列研究[D]. 俞哲. 大连海事大学, 2015(12)
  • [10]大气压非平衡等离子体源参数对输出等离子体浓度的影响及其机理分析[J]. 周建刚. 高电压技术, 2014(07)

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大气压窄间隙DBD等离子体源基础研究及应用
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