双频大气压冷等离子体射流制备TiO_2的表面形貌研究

利用N_2携带先驱体钛酸异丙酯,通过双频驱动的Ar/O_2大气压冷等离子体制备了TiO_2薄膜,探究了不同放电参数对TiO_2表面形貌的影响.研究结果表明,不同的放电参数可以制备出纳米纤维状、球状和塌陷的球状不同形貌的TiO_2.制备的TiO_2包含锐钛矿相和金红石相.同时利用光谱仪和射频分析仪对离子体的光学特性和电学特性进行了检测.

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.

大气压冷等离子体射流诱导乳癌细胞凋亡研究

目的研究大气压冷等离子体射流对乳癌细胞系MDA-MB-468细胞的凋亡诱导作用。方法采用自行研制的大气压冷等离子体射流发生装置,处理MDA-MB-468细胞。大气压冷等离子体射流处理时间分别为10、30、60和90s,以不处理者为空白对照组,以单纯气流处理90s者为实验对照组。采用四甲基偶氮唑盐(MTT)法检测各组细胞增殖抑制率,二脒基苯基吲哚(DAPI)染色检测各组细胞的核形态变化,荧光定量聚合酶链反应(FQ-PCR)测定各组细胞Bax和Bcl-2mRNA的表达变化。结果大气压冷等离子体射流可明显抑制细胞的增殖,且有明显的剂量依赖性(F=22.4、42.3,P<0.01),而单纯气流对MDA-MB-468细胞无明显影响。经大气压冷等离子体射流处理后细胞出现核固缩及核碎裂。大气压冷等离子体射流作用后细胞Bax的表达上调,Bcl-2的表达下调(F=32.3、12.4,P<0.05)。结论大气压冷等离子体射流对MDA-MB-468细胞有增殖抑制作用,可能与Bax表达上调及Bcl-2表达下调诱导细胞凋亡有关。

氩气辅助激发大气压微波冷等离子体射流的研究

微波同轴谐振器已被广泛用作大气压等离子体射流的发生装置,其产生的等离子体射流已用于生物医学、材料表面处理等众多领域,大气压条件下微波放电等离子体源的功率阈值是影响其能否广泛应用的关键问题。文中设计的微波等离子体射流源工作频率2.6 GHz,回波损耗13.99 dB,工作气体为Ar气,大气压条件下产生紫色的丝状射流,击穿功率41.1 dBm(12.9 W),维持功率仅20 dBm(0.1 W)。结合实验观察和ANSYS Fluent流体力学仿真方法探究了等离子体射流长度与气体体积流量、输入功率的关系,发现层流状态下射流长度随气体体积流量增大而伸长,湍流状态下则反之,但不同气体体积流量下射流长度均随着输入功率单调增大。同时,实验发现关断Ar气后等离子体并未熄灭,而是诱发了同轴尖端附近位置的空气等离子体维持状态。在此基础上提出以Ar气或He气为先导气体,将其电离击穿后辅助激发难电离气体产生冷等离子体射流,在不需要提供高微波功率条件下实现了CO_(2)、N_(2)、O_(2)等冷等离子体射流。

Ar/SiCl4大气压等离子体射流沉积SiO2薄膜

以氩气为携带气体,SiCl4为源材料,使用双频(50kHz/33 MHz)组合功率源大气压等离子体射流(APPJ)装置,以空气中的氧气作为氧化物质沉积SiO2薄膜.用发射光谱检测等离子体组成物种,并研究了随源材料(SiCl4)含量的不同,体系内各主要物种的变化情况并以此得到较优的沉积条件.分别用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)以及傅里叶红外光谱(FT-IR)对所沉积薄膜的形貌、化学成分和化学结构进行检测.XPS表明薄膜主要组成元素为Si、O以及少量的Cl.FT-IR显示薄膜化学结构主要为Si-O-Si和Si-OH键.

利用介质阻挡探针法测量大气压氦等离子体射流电子密度

分别利用电子的漂移速度和等离子体的传播速度计算了大气压下氦等离子体射流的电子密度。通过介质阻挡探针测量氦等离子体的射流电流,再利用电压探头测量等离子体放电电流信号,计算出电子的漂移速度和等离子体的传播速度。实验结果表明,两种方法计算出来的结果相当,射流轴向上的氦等离子体电子密度值约为1011cm?3,并随着外加电压的增加而增加,沿着轴向方向,射流电子密度维持在一个稳定值范围内。用介质阻挡探针测量得到的电子密度与用罗科夫斯基线圈及朗缪尔探针测量得到的大气压非热氦等离子体射流的电子密度值一致,比用微波天线测量的值低一个数量值。

基于压电陶瓷变压器与冷等离子体射流的痤疮治疗装置设计

痤疮是常见的好发于青春期的毛囊皮脂腺慢性炎症性皮肤病,易诊而难治。提出了一种轻便而代价低的冷等离子体源设计方案,制作了一套人机友好的医用装置,可在大气压下电极间隙外的开放空间中产生稳定的冷等离子体,达到可快速杀灭痤疮内的痤疮丙酸杆菌的设计目标。研制了基于压电陶瓷变压器的微型化高频高压电源和等离子体发生器,采用惰性气流以及在窄小电极间隙上施加强电场的方法,使产生的等离子体从气孔中喷出并在非电极间隙的开放空间产生冷等离子体射流。以这种类似于气流形式的新型气体放电源处理痤疮丙酸杆菌。通过多组、不同方式的实验室样本以及志愿者人体实验对照验证,所设计的冷等离子体射流装置对痤疮杆菌具有明确的治疗效果。

针板型大气压氦气冷等离子体射流的二维模拟

大气压冷等离子体射流的传播机理一直是人们研究的一个热点.本文采用自洽的二维等离子体流体模型,研究了大气压氦气冷等离子体射流在自身环境气体中以及在介质管中的传播问题.得到了电子密度、电离速率、空间电场以及电子温度等参量的时空分布规律,分析了介质管大小以及介质管介电常数对射流放电性质的影响,得到了一种提高电子密度和射流尺寸的新方法.

大气压冷等离子体射流研究进展

有许多种方法可用于在大气中产生等离子体射流,冷等离子体(离子温度在室温附近)射流即是其中的一种.近年来,人们发现氦气或其它惰性气体通过毛细管介质阻挡放电形成的冷等离子体射流具有类似子弹的传输特性,在有机材料表面改性、等离子体医学等领域获得了广泛的应用.通过专门设计的一系列实验,我们逐渐揭示了其产生机理,并深入研究了传输特性.文章简要介绍近年来我们所做的有关大气压冷等离子体的实验过程以及获得的一些重要结论.在对这种等离子体深入了解的基础上,作者还开发了一种新装置,该装置的最大特点是既利用了氦气在辅助放电方面的特性,又不消耗这种昂贵的资源;并且它还特别适合于在臭氧层修复、等离子体医学等方面的应用.

大气压冷等离子体射流灭活子宫颈癌Hela细胞

研究了大气压冷等离子体射流对子宫颈癌Hela细胞的灭活机制.在倒置显微镜下观察不同等离子体处理条件下的细胞形态,并通过中性红吸收测试定量测定各个条件下的细胞存活率.将功率维持在18W,在900mL/min氩等离子体中添入氧气的百分含量分别为1%,2%,4%和8%的条件下处理Hela细胞,探讨活性气体氧气在惰性气体氩气中的百分含量对Hela癌细胞灭活效率的影响,发现添加2%氧气时,氩/氧等离子体灭活效果最佳,处理180s后细胞存活率可降至7%.当继续添加氧超过2%时,灭活效果逐渐减弱,直至8%时,其效果反而不如单纯氩等离子体.通过测量等离子体发射光谱,结果表明活性氧自由基在癌细胞灭活过程中可能起关键作用.

大气压介质阻挡放电等离子体射流源研究进展

大气压介质阻挡放电等离子体射流是近年来兴起的一种新的大气压低温等离子体放电技术,是目前国际上等离子体科学与技术领域的研究热点之一.作为一种经济、便捷的等离子体产生技术,大气压介质阻挡放电等离子体射流对等离子体生物医学等新兴交叉学科的蓬勃发展起到了良好的推动作用.本文从大气压介质阻挡放电等离子体射流发生器结构设计入手,介绍了部分具有代表性的射流发生器的结构特点及设计思想,分析了不同构型射流源的优势与不足,总结了目前实际应用中大气压介质阻挡放电等离子体射流源特性提升所面临的挑战,并简要讨论了产生较大体积均匀稳定的氦和氩等离子体射流的发生器设计原则和基本特性.