超冷离子源研究进展

纳米离子束是制备束斑直径在微纳米尺度荷能离子束的先进技术,主要应用于高分辨和高精度的离子束分析、离子束加工和离子束材料改性研究,在材料分析、微纳加工、微电子器件制造和量子计算等方面发挥着重要的作用.高品质离子源作为纳米离子束装置的关键部件,其性能指标直接决定着该装置的技术水平.然而,目前常用的传统离子源存在离子种类单一、能散高和结构复杂等问题,已经难以满足新应用场景下的多离子种类和高分辨的要求,突显出研发新型离子源的重要性和迫切性.随着激光冷却技术的日臻成熟,基于光电离冷原子和激光冷却离子技术可以获得温度在mK甚至μK量级的超冷离子,其低温和易于操控等典型特征极大地促进了超冷离子源的发展.超冷离子具有极小的横向速度发散,可以显著提升离子源的亮度和发射度等品质参数,为纳米离子束技术的革新带来了巨大的发展机遇.因此,超冷离子源的研究对于实现更高亮度、更小尺寸、更低能散、更多样化离子种类以及结构更简化的高品质离子源具有重要的意义.本文综述了近年来超冷离子源的研究进展,从制备原理、产生方式以及典型应用等方面介绍了磁光阱离子源、冷原子束离子源和超冷单离子源在基础研究和应用技术研发方面取得的重要成果,并对超冷离子源的未来发展和应用前景进行了展望.

囚禁单个和两个共面超冷离子的Penning阱系统的量子力学求解

分别求解囚禁了一个和两个共面超冷离子的Ｐｅｎｎｉｎｇ阱系统的薛定谔方程。

Paul阱中两个超冷离子的量子统计特性

讨论两个囚禁在Ｐａｕｌ阱的对称轴上的超冷离子的量子统计特性，可以发现，它们的稳定囚禁不仅与阱的稳定区有关，而且与它们自身的自旋和电荷数大小有关。

无旋转波近似下单个超冷离子与一束驻波型激光相互作用的动力学

在相互作用表象中 ,研究了Lamb Dicke区内单个超冷囚禁离子与一束驻波型激光相互作用的动力学行为。由于没有引入旋转波近似 ,离子的运动随着Lamb Dicke参数 η和Rabi频率Ω的增大趋向于混沌。所得结果与旋转波近似下的结果作了比较。

冷等离子体和微量润滑复合微铣削铝锂合金的表面性能研究

铝锂合金的延展性造成材料对刀具的粘附,会导致毛刺和积屑瘤等问题产生。为此,采用冷等离子体和微量润滑复合微铣削的方法加工铝锂合金,研究了工件的表面性能,并与单纯的干式、冷等离子体和微量润滑方法进行了对比。结果表明冷等离子体不仅改善了纳米流体在工件表面的浸润性,而且提高了材料的去除效率;相比于单纯的干式、冷等离子体和微量润滑方法,冷等离子体和微量润滑复合条件下的微铣削力分别降低了52.9%、42.9%和17.5%,而三维表面粗糙度Sa分别降低了67.3%、44.8%和33.3%。

冷等离子体技术对肉品品质的影响研究进展

肉类及其产品在运输、贮藏等过程中常常受到微生物的污染而导致食用价值的降低和食源性疾病的发生。冷等离子体(cold plasma,CP)技术作为一种新型非热杀菌技术在肉品中得到广泛应用,主要通过产生的活性氮和活性氧对肉品进行杀菌进而达到杀菌保藏的目的,但其产生的各种活性粒子会对肉品的品质造成不同程度的影响。该文综述了CP技术的基本原理,从肉品脂质氧化、色泽、嫩度、风味、pH值5个方面详细阐述了CP技术对肉品品质的影响,同时探讨了其在肉品杀菌保藏中的应用,以期为CP技术在肉和肉制品中的应用和推广提供理论参考。

冷等离子体处理的面筋蛋白对鸡肉糜凝胶品质特性的影响

以鸡肉为原料,向其添加不同功率(350、500、650、800、950 W)冷等离子体处理的面筋蛋白,制得鸡肉糜凝胶,探究不同处理面筋蛋白对鸡肉糜凝胶蒸煮损失、保水性、流变特性、质构、化学作用力、微观结构和水分迁移等品质特性的影响。结果表明:添加冷等离子体处理的面筋蛋白均可提高凝胶的保水性、降低蒸煮损失,650 W时保水性最高为96.47%、蒸煮损失最低为5.43%,与其它组相比均差异显著(P<0.05);面筋蛋白的添加显著提高了凝胶不易流动水的比例(P<0.05),降低了自由水的比例,T_(21)、T_(22)在0~650 W时向短方向移动,650 W时T_(21)、T_(22)最短。随冷等离子体处理功率的增加,储能模量G′先升高后下降,650 W时最高;硬度与咀嚼性持续上升,而弹性和回复性先上升后下降,二者均在650 W时达到最高,分别为0.954和0.367;添加冷等离子处理的面筋蛋白提高了凝胶的疏水作用和二硫键。冷等离子体处理的面筋蛋白可提高凝胶的形成能力、改善品质,650 W时凝胶的空间网状结构致密有序,品质最佳。

冷等离子体灭菌技术在乳制品中的应用研究进展

冷等离子体(或非热等离子体)是在近几年获得普及的非热加工技术之一,有望作为一种快速的非热杀菌技术应用于乳制品加工领域。然而未经优化的冷等离子体工艺可能会导致食品品质下降,如脂质氧化和异味产生。因此,本文就冷等离子体灭菌技术的分类、灭菌机理以及对乳制品的影响等方面进行综述,旨在为冷等离子体灭菌技术在乳制品灭菌工艺中的应用提供理论支持。未来的冷等离子体研究需要在考虑灭活微生物的同时兼顾食品质量影响和消费者的感官接受度。

介质管介电常数对大气压Ar冷等离子体射流特性的影响

通过二维流体模型,研究介质管的介电常数对大气压氩气冷等离子体射流放电性质的影响.结果表明,射流在介质管内外具有不同的放电性质.当射流在介质管内时,电离波沿着介质管内表面向管口传播,因而呈现环状结构,其传播速度先增加后减小.介电常数越大,环形结构的半径越小,电子密度越低,射流传播的速度也越小.当射流喷出管口后,射流的传播速度迅速提升,然后减小,介电常数越大,提升越快.随着射流的传播,环状结构不断收缩,最终消失.研究结果对大气压冷等离子体源的设计和优化具有一定的理论指导意义.

冷等离子体处理对盐胁迫下燕麦种子萌发及幼苗生长的影响

为探究冷等离子体处理对盐胁迫下燕麦耐盐性的影响,以坝莜14号燕麦种子为试验材料,选用5和6 kV的电压对燕麦种子进行不同时长(30 s、15 s×2)的冷等离子体处理,测定不同浓度的NaCl溶液(0.5、1.0、1.5 g·L^(-1))胁迫下燕麦种子萌发和幼苗生长及生理指标。结果发现,冷等离子体可以显著提高燕麦种皮亲水性及燕麦种子的吸水率,缓解盐胁迫对燕麦株高和根长的影响。基于隶属函数对燕麦抗盐能力进行综合评价分析发现,冷等离子体处理参数为5 kV、30 s和6 kV、15 s×2时,1.5 g·L^(-1)浓度胁迫下燕麦的抗盐能力提高,且随着胁迫强度的增加,5 kV、30 s参数下,冷等离子体处理对盐胁迫的缓解作用效果逐渐增强。

冷等离子体处理对饲用苦瓜嫁接苗成活率的影响

为探讨冷等离子体种子处理技术对饲用苦瓜嫁接苗成活率及后期长势的影响,通过冷等离子体技术对饲用苦瓜砧穗组合进行处理,研究了冷等离子体种子处理对饲用苦瓜砧穗组合的伤面愈合、成活率、长势、抗性和商品性等的影响,调查隔离层和愈伤组织形成的天数、处理后饲用苦瓜砧穗组合的成活率和生长量数据、饲用苦瓜嫁接苗定植成活率、饲用苦瓜抗病情况及饲用苦瓜果肉厚度的情况,并进行数据分析。结果表明,合适工艺处理砧穗组合可以缩短愈合时间1~2 d,接穗成活率显著提高,接穗生长量提高1.17%~7.62%,果皮厚度增加1.75%~8.77%。该处理方式克服了现有饲用苦瓜嫁接苗伤口愈合慢、伤口二次感染等缺陷,定植后植株发病率降低、抗逆性增强及商品性提高,因此具有良好的使用和推广价值。

冷等离子体处理在食品中的应用研究进展

冷等离子体作为一种新兴的非热处理技术,因其具有降菌保鲜、改善食品原料加工品质、延长食品货架期和绿色安全等优点,在食品工业中得到广泛研究。该文对冷等离子体的概念、原理和作用机制以及冷等离子体在谷物、果蔬、水产品、肉制品和乳制品等方面的应用进行概述,以期为提高食品的质量、安全和延长食品的保质期提供参考依据。

冷等离子体在烧伤创面愈合的研究现状

烧伤是一种常见的创伤类型,其严重性要大于普通外伤,不同程度的烧伤会给创面带来不同程度的污染,如不及时处理则会发生感染影响愈合甚至危及生命。烧伤创面愈合分为炎症、增殖、重塑三个阶段,愈合时间相对较长,会给伤者带来长时间的痛苦和不便。冷等离子体作为一种安全的创面处理方法,它可以有效杀灭创伤表面病原菌,缩短创面愈合进程,减少愈合时间。

冷等离子体处理的小麦次粉单分子层水和结合水特性研究

为了解释冷等离子体(CP)处理提高小麦次粉吸水率,采用动态水分吸附仪测定120W低压强射频氦或氧CP处理不同时间样品的水分吸着等温线。结果表明,Caurie方程能够拟合出等温线,其系数C0给出样品吸附水的密度,对吸附或解吸样品,随着同一功率氦或氧CP处理时间增加,吸附水的密度没有差异,而系数M0给出样品单分子层吸附水含量,对吸附或解吸样品,随着同一功率氦CP处理时间增加,单分子层水含量显著增加;对氧等离子体处理的样品,其吸附单分子层水含量随着处理时间增加则先减少后增加,而解吸单分子水含量随着处理时间增加呈现减少趋势。为了提高Caurie方程的拟合度,将M0修正为A+Bt(t是温度,A和B是常数)。分析修正Caurie方程的系数显示,随着120 W氦CP处理次粉时间(0~180 s)的增加,单分子层水、吸附水分子层数、结合水含量及水吸附表面积均呈现持续增加的趋势;对氧CP,这些指标在前60s处理呈现增加趋势,之后再延长处理时间则显示减少趋势。结果表明,与氧冷等离子体比较,高能量的氦冷等离子体改善了次粉蛋白质和多糖的亲水性,随着处理时间延长,这些大分子吸附水的表面积和层数、单分子层和结合水含量均持续增加。

冷大气压等离子体诱导的交变电场对白细胞介素-6结构及功能的影响

冷大气压等离子体(cold atmospheric plasma,CAP)由于其具有“选择性”杀伤癌细胞的效果,而被认为是一种极具潜力的癌症治疗手段.CAP可以通过降低关键炎症因子白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)的表达,抑制肿瘤炎症反应并激活免疫系统.然而CAP携带的强交变电场对IL-6构象及功能的影响仍缺乏了解.本文采用分子动力学方法,模拟了不同频率及强度的交变电场对IL-6构象及其与受体对接过程的影响.结果表明,当电场频率小于30 MHz且电场强度大于0.5 V/nm时,IL-6的平均偶极矩增大,长螺旋间维持稳定的盐桥断裂,α螺旋数量减少,从而影响了IL-6与其受体的结合,对其发挥正常生物效应机制产生潜在影响.本文从微观层面上解释了CAP诱导的电场通过IL-6影响相关生物学效应的内部相互作用机制,并为实际应用CAP治疗肿瘤炎症的参数选取、探索有效的癌症治疗策略提供重要的理论依据.

冷等离子体技术灭活细菌芽孢的研究进展

芽孢是某些细菌营养体在环境胁迫条件下形成的休眠体,广泛存在于自然界中。芽孢结构致密,对热、紫外线辐射等环境胁迫具有较强的抗性,很难被食品工业中常规的杀菌方法所杀灭,是影响食品安全的重要因素。近年来,非热加工技术在杀灭芽孢中的应用受到广泛关注。冷等离子体是一种新型非热杀菌技术,具有杀菌效率高、能耗低、无二次污染等优点,在食品工业中有广阔的应用前景。本文综述了冷等离子体杀灭食品中细菌芽孢的研究进展,总结了冷等离子体杀灭芽孢的作用机制,分析了影响冷等离子体作用效果的因素,并展望了今后的研究方向,以期为冷等离子体在食品安全控制领域的实际应用提供理论基础。

冷等离子体对真菌毒素降解的研究进展

真菌毒素可损害动物和人的健康,并给食品行业造成经济损失。冷等离子体作为新兴的非热技术,具有绿色环保、高效等优势,在真菌毒素降解方面颇有成效。本文总结了冷等离子体处理后真菌毒素降解机理,论述了不同放电方式及处理条件下的冷等离子体处理后黄曲霉毒素、脱氧雪腐镰刀菌烯醇、玉米赤霉烯酮的降解产物结构,阐述可能的降解路径,综述了冷等离子体对真菌毒素纯品及依附于食品基质上的真菌毒素的降解效果,从真菌毒素降解产物毒性角度,从结构毒性、细胞毒性、动物毒性三个方面分别探讨冷等离子体处理后的安全性和可行性,为冷等离子体在降解食品真菌毒素方面的应用提供参考。

紫外联合冷等离子体对玉米真菌灭活及毒素降解效果初探

用紫外联合冷等离子体处理对黄曲霉(Aspergillus flavus)、谢瓦曲霉(Aspergillus chevalieri)孢子灭活效果、机制以及对黄曲霉毒素(AFs)、呕吐毒素(DON)降解效果进行探究,结果表明,紫外联合冷等离子体处理80s时使两种真菌孢子完全灭活,并对细胞膜及细胞核造成损伤,处理600s时可灭活70%以上玉米粒携带的两种真菌。降解真菌毒素方面,处理标准品600 s时DON和黄曲霉毒素B族降解率分别超过60%和50%,黄曲霉毒素G族降解率小于50%;玉米粒携带的两种毒素需要较长时间降解,处理20min时DON降解率为36.41%,但AFs降解率不超过30%。紫外联合冷等离子体处理在真菌孢子灭活及真菌毒素降解上有一定应用前景。

冷等离子体处理玉米醇溶蛋白-原花青素复合纳米颗粒的制备、表征与性能研究

采用不同载气的冷等离子体处理玉米醇溶蛋白(zein)后包封原花青素(PC),制备复合纳米颗粒,并对其进行表征和性能研究。结果表明,经冷等离子体处理后的玉米醇溶蛋白纳米颗粒的粒径和多分散系数PDI无显著变化,而Zeta电位的绝对值显著降低;以O_(2)+Ar为载气的冷等离子体处理的复合纳米颗粒PZOA的包封率达到90.59%,显著高于以NH_(3)为载气的冷等离子体处理的复合纳米颗粒PZN(62.66%);圆二色谱分析表明,包封PC后的复合纳米颗粒的二级结构发生了变化,表明PC的加入影响了玉米醇溶蛋白的结构特征;包封PC后的复合纳米颗粒的抗氧化活性显著提高,自由基清除率由未包封的54.43%~56.03%上升至88.41%~90.29%。

冷等离子体处理对番茄种子发芽特性的影响

为探明冷等离子体处理对番茄种子发芽的影响,利用冷等离子体种子处理仪,以空气为真空室环境介质,在真空室绝对压力150 Pa条件下分别以40、50、60、70、80和90 W处理功率对浙砧1号(2018)、浙杂205(2019)、浙粉716(2023)和浙粉202(2019)番茄种子进行冷等离子体处理15 s,放置7 d后进行发芽试验。结果表明,当处理功率≤40 W时,冷等离子体对不同品种番茄种子萌发影响较小;浙砧1号(2018)、浙杂205(2019)、浙粉716(2023)和浙粉202(2019)番茄种子较佳的冷等离子体处理功率50 W,处理后发芽势分别提高4.00%、6.75%、11.25%和5.00%,发芽率分别提高2.50%、3.00%、6.75%和4.75%;随着处理功率的增加,冷等离子体处理对番茄种子萌发的促进作用降低,因此处理功率不宜>80 W。