近年來,大氣壓非平衡等離子體射流由于它的許多優(yōu)點,在生物醫(yī)學(xué)中已得到了廣泛的應(yīng)用。等離子體射流中通過電子碰撞激發(fā)和電離產(chǎn)生大量活性粒子,這些粒子對于等離子體射流在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用具有關(guān)鍵的作用,預(yù)期的生物醫(yī)學(xué)效應(yīng)主要通過活性粒子與生物組織的相互作用來獲得。另一方面,作為等離子體射流中的重要粒子,電子不僅濃度高,而且在等離子體透入被處理物表面水溶液中時,活躍地參與了等離子體與水溶液的相互作用,并在此過程中扮演了重要的角色。這兩個方面均與電子的能量密切關(guān)聯(lián),因此,研究等離子體射流中電子能譜的演化及其參數(shù)效應(yīng)具有重要意義。本文基于建立的針-板放電結(jié)構(gòu),使用一維包含蒙特卡羅碰撞的粒子模擬方法,簡稱 PIC-MCC（particle-in-cell Monte-Carlo collision）方法,系統(tǒng)地研究了正極性脈沖電壓作用下大氣壓氬氣非熱平衡等離子體射流整個放電空間和三個特征區(qū)域（暗通道、等離子體子彈和暗區(qū)）中,電子能譜的時空演化,研究了電子能譜的外施電壓效應(yīng),并對大氣壓氬氣、氦氣非熱平衡等離子體射流電子能譜作了比較研究。本文工作取得了以下的創(chuàng)新性成果和結(jié)論:1.氬等離子體射流（1）射流中... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

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圖１－２?Ｌｕ等人研制的脈沖直流等離子體射流裝置示意圖??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??子體射流裝置［２８］，圖１－２示意了它的基本結(jié)構(gòu)。兩個玻璃圓盤表面上分別安裝一??個銅環(huán)電極，并將這兩個玻璃圓盤放入直徑相同的玻璃介質(zhì)管中，其中高壓電極??接脈沖直流激勵，另一圓環(huán)電極接地，通入工作氣體，則該裝置可產(chǎn)生等離子體??射流，并且可徒手觸摸，不會產(chǎn)生燒灼感。??Ｌａｒｏｕｓｓｉ和Ｌｕ為了使研制的射流裝置可更好的用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，就必須??解決由于銅環(huán)電極裸露而存在放電模式轉(zhuǎn)換形成電弧的風(fēng)險。為此，Ｌｕ等人進(jìn)??一步將高壓針電極包裹在絕緣介質(zhì)當(dāng)中，這樣就消除了產(chǎn)生電弧的風(fēng)險，從而研??發(fā)設(shè)計了一種更為安全的大氣壓非平衡等離子體射流裝置［２９］。??（２）直流等離子體射流??直流電源射流成本低、結(jié)構(gòu)簡單，但通常為了獲得穩(wěn)定的放電需要在直流電??源與高壓電極之間接入限流電阻或采用較低功率的直流電源，總之直流等離子體??射流也有著廣泛的應(yīng)用。??Ｂｕｓｓｉａｈｎ等人設(shè)計了如圖１－３所示的直流驅(qū)動的針－板放電結(jié)構(gòu)的射流裝置，??它可以產(chǎn)生直徑３０微米的細(xì)絲狀的射流，并且其等離子體噴射長度可達(dá)１．５ｃｍ［３ＱＩ。??該裝置可有助于克服牙髓治療中的殺菌消毒問題，對于牙髓感染，根尖管區(qū)細(xì)菌??妨礙愈合，應(yīng)予以殺滅，然而，這些區(qū)域很難用沖洗或消毒劑沖洗等傳統(tǒng)消毒手??段殺菌消毒，這種等離子體裝置為殺滅這些殘留細(xì)菌提供了良好的前景。??等離子體??？：一一?／?Ｕ??／＼??？?Ｉ?１?／?Ｖ??＋?高壓電極?介質(zhì)管?地電極?＿Ｌ??圖１－３?Ｂｕｓｓｉａｈｎ的直流等離子體射流裝置示意圖??Ｋｏｌｂ等研制了直流驅(qū)動的微空心陰極等離子體射流裝置，其產(chǎn)生的大氣壓??空氣等離子體射流長度可

??山東大學(xué)碩士學(xué)位論文????（３）交流等離子體射流??交流等離子體射流的常見激勵源是ｋＨｚ級的交流源，在材料表面處理，等離??子體生物醫(yī)學(xué)等方面有著較多的應(yīng)用。圖１－４是一種典型的交流大氣壓非平衡等??離子體射流裝置，其電極結(jié)構(gòu)主要由兩個環(huán)狀電極組成，并在兩電極之間接交流??電源，同時通入工作氣體即可在介質(zhì)管噴嘴處產(chǎn)生大氣壓非平衡等離子體射流。??Ｔｅｓｃｈｋｅ等利用高速攝像機(jī)（ＩＣＣＤ）對等離子體射流的噴射過程進(jìn)行拍攝，發(fā)現(xiàn)??等離子射流并不是連續(xù)的，而是從介質(zhì)管中噴射出類似于“子彈”形狀的發(fā)光體??進(jìn)而提出“等離子體子彈”這一術(shù)語［３２］。??介質(zhì)管?＾電極??Ｉ?／?＼?等離子體射流??Ｉ?ｊ?Ｉ??氣體入口?—■?－？?！??交籠電源??圖１－４典型的大氣壓非平衡等離子體射流裝置示意圖??隨后Ｌｕ等成功研制了一種交流的大氣壓非平衡等離子體射流裝置。該裝置??由頻率為４０ｋＨｚ，有效值為５?ｋＶ的交流電壓驅(qū)動，可產(chǎn)生速度達(dá)１０５ｍ／ｓ，長度??可達(dá)１１ｃｍ、溫度為常溫的高化學(xué)活性的等離子體射流％。Ｋｅｉｄａｒ等研制了一種??低壓交流驅(qū)動的大氣壓氬氣非平衡等離子體射流裝置，能夠應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)以及??涂層表面處理１３４１。??（４）射頻等離子體射流??射頻等離子體射流是由頻率高達(dá)ＭＨｚ級的交流源驅(qū)動，射頻等離子體射流??氣體溫度在２０°Ｃ？２００°Ｃ，可產(chǎn)生均勻的放電，故在生物醫(yī)學(xué)、薄膜沉積以及材料??表面改性等領(lǐng)域也有著較多的應(yīng)用。??如前文所述，在１９９８年由Ｈｉｃｋｓ等人研制的第一個大氣壓非熱平衡等離子??體射流裝置便是由頻率為１３．５６?ＭＨｚ的射頻電源驅(qū)動。Ｋｉｅｆｔ等研發(fā)了


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