介质阻挡放电在杀菌及薄膜沉积中的光谱分析和机理研究.pdf

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1、分类号：0433，053LDC：535．533密级编号介质阻挡放电在杀菌及薄膜沉积中的光谱分析和机理研究SPECTRALANALVSISANDMECHANISMRESEARCHONSTERlLIZATl0NANDTHlNFILMDEPOSITl0NBYDBD学位授予单位驶代码：丝重型王太堂(!Ql竖2学科专业名称及代码：盘堂!QZQ2Q12研究方向：湮避堂生申请学位级别：盟主指导教帅：世丑盛塾握研究生：王垫盛论文起止町侧：2Q塑Q!二2Q!!：!Q长春理工大学博士学位论文原刨性声明本人郏重声明：所呈交的博士学位论文，《介质阻挡放电在杀菌及薄膜沉

2、积中的光谱分析和机理研究》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注Ⅲj引f}】的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本史的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中咀明确方式标明a本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者簦名：垂垒基兰坐年』月』H长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀

3、彝硕士学位论文全文数据库和CNKI系列数据库及其它国家有关部门或机构送交

4、学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长存理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：l：丛越2盟年—三J]／aH导师签名邀k逸!!旦F—皇』j丝“摘要舟质阻挡放电(DleleceltricBarrieFDischarge，DBD)等离子体是大气压非平衡等离子体(冷等离子体)的一种常见形式。DBD等离子体的特点在于其放电结构多样，工作气压范罔宽．等离子体温度低接近于室温，可以根据实际的实验及生产需要改变茸装羁尺寸。因此在生物医学应用方面具有很广

5、的应用前最。在本论文中，我们研制出了新型的面等离子体发生装置。采用石英玻璃作为阻挡介质，有效的避免了弧放电的生成。此外我们还对不同等离子体装置的基本放电特性进行了研究。在实验中利用单色仪发光纤光谱仪对乖同气体的放电发射光潜进行了分析研究，确定关键作用粒子。本论文中宅要取得了以下的成果及创新：(I)研制出了能在大气压下产生面等离子体的新型实验装置。改装置可以根据实验需求扩大或缩小实验装置的尺寸。采用空气作为工作气体，在常温常压下产生的厚度为2mm的而等离于体。而等离子体的温度在280C左右，人的手指直接触碰等离子体没有任何刺痛感和灼热感。利用该装

6、置对夫肠杆菌(Ec01i)进行杀灭实验。通过调整放电参数得出最佳处理效果。丈肠中F菌在空气等离子体处理后存活率降至4％．而采用氧气作为工作气体，细菌的存活率进一步降低至1％。采用单色仪对放电进行检测得到其原予发射光谱。我们发现空气等离子体中含有大量活性含氧粒子如：O．OH和O，等。通过分析处理后的细菌电泳黼．进一步的验证了O和OH是主要的作用粒子。并且得出细菌系灭的机理。(2)通过改良现有的等离子体针装置，对黑色素瘤细胞(MeWo)进行杀灭处理。等离子体制可以在常温常压下通过类辉光放电产生长度在2cm左右的等离子体羽。由于等离子体羽温度接近室温

7、，采用惰性气体He气作为工作气体，所以对正常细胞没有任何危害。当处理时川为60sB寸_．黑色素瘤细胞的存活率降低至8％。利用高倍光学显微镜观察处理前后细胞的形态学变化。在等离子体处理的圆斑上，细胞都处于萎缩凋亡状态。在等离子体照射到的圆斑周围看不到黑色素瘤细胞．这可能是由于在针等离子体喷13处，只有喷口周围会跟空气接触，空气中的氧原子受到等离子体内的He虹稳态粒子激发产生跃迁，形成oI、OII等具有强氧化性的粒子，进而这些粒子与细胞壁作用．破坏其细胞结构。而在针等离子件中心处．主要是HeI粒子和屯予为主，萁氧化性较弱，但具有高能量的电子依然可以

8、对细胞产生破坏作用，因此在喷口中心处轴方向的细胞仍然有部分残留，但其也都处于萎缩状态。光学显微镜局部放大圈进步验证，细胞的死亡足由于处理的细胞其细胞结构遭到了破坏，致使细胞内的物质流露到细胞外，导致细胞枯萎捅亡。(3)利JH平板DBD等离f体装置对青霉(PenicilliumSHZK-15)进行诱变，咀提高布雷菲德菌素A(BFA)的产率，实验过程中通过实时在线检测等离子体光谱．并利用光鹕分析，确定作用粒子为氯气的激发态粒子。在处理时间为5秒时，BFA的产率最高，在空气等离子体处理后产率提高了将近三倍，氯气等离子体处理后产率提高了将近血倍。最后利

9、用DBD微电极放电装置，在内径为：30一300“m的空心石英光纤管内擘沉积氟碳(Fc)薄膜。通过分析电流电压波形图可以看出放电形式为辉光放电。实验时聚