含水空氣等離子體射流特性、機(jī)理及應(yīng)用研究.pdf

1、等離子體中含有豐富的活性氧化物和活性氮化物，在滅菌、牙齒美白、止血等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有舉足輕重的作用。而·OH具有強(qiáng)氧化性，可將有機(jī)物徹底分解成無毒的CO2和H2O，綠色環(huán)保，同時(shí)對細(xì)菌的殺滅具有廣譜性，因此提高·OH的含量對等離子體射流的應(yīng)用具有重要的意義。為了提高·OH的產(chǎn)量，本文設(shè)計(jì)并制作了一種針-環(huán)等離子體射流裝置，該裝置可以使用空氣作為工作氣體，通過增加工作氣體濕度的方法，對含水空氣等離子體射流的特性、機(jī)理和應(yīng)用進(jìn)行研究。
　

2、　首先，使用穩(wěn)壓直流電源激勵(lì)針-環(huán)等離子體射流，研究電流、含水空氣比例、氣流量對射流長度、溫度及·OH和O的產(chǎn)量影響。隨著含水空氣比例的增加，射流的長度明顯縮短，溫度提高。同時(shí)，工作氣體中含水空氣比例增加，·OH的產(chǎn)量明顯增加但是 O的產(chǎn)量降低。使用該穩(wěn)壓直流等離子體射流進(jìn)行滅菌實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)含水等離子體射流具有明顯的滅菌效果，含水空氣比例100％時(shí)滅菌率高達(dá)93%，遠(yuǎn)高于含水空氣比例0%時(shí)的滅菌率。
　　其次，由于穩(wěn)壓直流含水空氣等

3、離子體射流的溫度較高，因此提出使用脈動(dòng)直流源激勵(lì)含水等離子體射流。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，脈動(dòng)直流等離子體射流具有良好的降溫效果。隨著含水空氣比例的增加，兩種等離子體射流·OH的產(chǎn)量均明顯增加，O的產(chǎn)量降低。綜合考慮溫度和 ROS的產(chǎn)量，發(fā)現(xiàn)含水空氣比例100%的脈動(dòng)直流等離子體射流是最佳條件，它的溫度低于含水空氣比例0%的穩(wěn)壓直流等離子體射流，但是·OH和O的產(chǎn)量都較后者高。
　　最后，通過采集脈動(dòng)直流等離子體射流 O和·OH的時(shí)間分辨光譜以

4、及 ICCD拍攝等離子體射流正面和側(cè)面照片研究含水等離子體射流的傳播機(jī)理。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，電流波形有兩個(gè)脈沖信號(hào)：第一個(gè)是大約維持1μs的陡脈沖；緊接著是維持40-45μs的緩脈沖。O的產(chǎn)量規(guī)律與電流變化規(guī)律一致；隨著時(shí)間的增加，·OH的產(chǎn)量先增加后降低，第一個(gè)電流脈沖并沒有使·OH產(chǎn)量達(dá)到最大。通過 ICCD照片發(fā)現(xiàn)空氣等離子體射流是氣體驅(qū)動(dòng)的。外加電壓和氣流量對放電面積幾乎沒有影響，但是含水量的增加使得放電面積明顯增加。特別是在含水空氣比