大气压便携式电晕和电火花空气等离子体射流的装置研究

发布时间：2020-08-19 11:50

【摘要】：大气压等离子体射流是当前国内外的热点研究领域之一。产生大气压等离子体射流的方法有多种,本文首先对比不同射流产生方法及其特点,优选出电晕放电和火花放电作为研究对象,研制出两种便携式的等离子体射流装置。主要工作如下:一、便携式电晕放电装置:首先,通过改变电压、电极间距等方式来改变放电喷射出的等离子体射流的强度。研究发现该装置喷射出的等离子体射流强度较弱,电晕放电的等离子体射流含有大量的臭氧(人体长时间吸入臭氧,会危害健康)。为了克服此缺点,紧接着研制了火花放电装置。二、便携式火花放电装置:与电晕空气放电装置相比,火花空气放电装置的最大优点是等离子体射流臭氧含量很少而射流强度显著增强。这是由于火花放电装置在放电的过程中会释放出较强焦耳热,放电装置腔体内部的等离子体气体温度很高(约8286℃),在这高温下臭氧被快速分解。另外,使用高速像机拍摄了火花放电等离子体激波射流纹影,用热电偶测量了射流温度。结果表明激波效应使得喷出的等离子体射流气体温度从约44℃迅速降至室温,因而对人体没有热损害。三、重点对便携式火花放电装置的等离子体射流特性做了研究:(1)等离子体射流长度的影响因素。通过改变放电条件,研究不同电压、不同放电间距等对等离子体激波射流长度的影响。研究结果表明,随着电压值的变化,等离子体射流长度呈正比例变化;放电间距不同等离子体激波射流的长度也影响较大;得出最佳放电条件为5000V和2 mm。(2)等离子体射流的生物医学效应初探。使用高速像机拍摄了等离子体射流作用于猪皮组织的影像。结果表明火花放电的光辐射能够穿透6mm的猪皮组织,且透过组织的光还能激发多级光电离;显示出高能光子的强度较高,强高能光子能够活化组织细胞、杀菌消炎,进而促进伤口愈合。另一方面,使用光谱仪测定的光谱揭示等离子体射流的主要成份为一氧化氮。若一氧化氮溶解到组织液内,则能够促进细胞的免疫机制激活、抗感染、促进伤口愈合及减少愈后疤痕等有益生物医学效果。
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O53
【图文】：

介质阻挡放电,电极结构

大气压便携式电晕和电火花等离子体射流的装置研究的电场强度，使得放电不稳定，产生的等离子体不均匀。若将这些需要物体放在放电间隙之外，利用气体的流动性使放电产生的等离子体射流粒子，到达被处理物体的表面来对被处理物体进行处理，但是由于一些或粒子团的寿命比较短，在还没有到达或刚好到达被处理物体的表面时，使得处理的效果不明显。为了解决这一问题，人们做了很多的实验研发现需要在开放的空间产生等离子体，就这样等离子体射流应运而生了不同等离子体射流方式的特点大气压放电产生等离子体的方法有很多，目前国内外研究最多的放电方放电、大气压辉光放电、脉冲放电、介质阻挡放电（DBD）及火花放电介质阻挡放电（DBD）：其主要是通过把介质覆盖在电极之上或把介质放隙之间等方式[6]。典型的介质阻挡放电有以下几种方式，如图 1-1 所示

等离子体射流,短路,空气,振荡回路

3是一种不连续的放电现象，产伊斯基火花放电电路、空气断所示，图中的 G1和 G2是空气间时可认为 L1短路，所以 G2间隙电路回路 CG2RL1L 中形成了电电流具有很大的阻抗作用，所 CG2RG1L 振荡回路；在火花放接通，而 G1可以被看成短路，

等离子体射流,氩气

第一章引言极。绝缘介质管内通入惰性气体 Ar（有时候根据实验需要可加入或其它气体），打开电源开关后，在其装置的前端便可以产生等离-2 中红色部分所示，其长度一般约为几厘米会因电源电压等因素的变。驱动电源根据不同的需求，可灵活使用交流电源、直流电源、这种装置喷射出来的等离子体射流，可以通过对装置的优化，使其何形状的物体表面进行处理，即便是曲折的细长的物体，比如牙齿等，如图 1-3 所示[19]。图中的“①”为等离子体射流，“②”为人图 1-3 可以看出氩气等离子体射流可以处理一些复杂的物体，还可的改进并联多个绝缘介质通管，使其可以处理一些体积大的物体，状、大小等因素的影响。但是由于该装置在使用时需要通入惰性气，导致其在一些领域上有一定的局限性。

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