可转换等离子体源及方法技术

一种等离子体源包括：通过具有恒定宽度的介电势垒和间隙隔开的第一中空电极和第二中空电极；等离子体源被配置为以第一配置和第二配置中任一者来选择性地产生等离子体；其中，i)在第一配置中，等离子体形成气体在间隙中流动，而非等离子体形成气体在第一中空电极内流动；以及ii)在第二配置中，等离子体形成气体在第一中空电极内流动，以及非等离子体形成气体在间隙内流动。方法包括选择具有不同击穿电压的至少两种气体，在施加功率下，将第一气体注入到与第二中空电极隔开恒定宽度的气隙的第一电极中，以及将第二气体注入到气隙中。以及将第二气体注入到气隙中。以及将第二气体注入到气隙中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可转换等离子体源及方法


[0001]本专利技术涉及等离子体源。更具体地说，本专利技术涉及可转换等离子体源及方法。

技术介绍

[0002]在过去的几十年中，越来越感兴趣地研究了非热大气压等离子体。特别是，最近的研究操作致力于对生物学的不同子领域的应用，如农业、食品加工和医学。
[0003]虽然大多数等离子体源维持可以使用诸如气体流量、气体成分和施加功率之类的控制参数来优化的等离子体，但是很少有等离子体源具有显著地改变所产生的等离子体的特性的能力。实际上，改变气体流量、气体成分和施加功率可以改变等离子体特性，例如电子密度和能量，尽管仅在有限范围内可以改变，该范围通常由等离子体的非热性质限定，即，当这些参数超过某个阈值时，温度迅速升高到高于室温。
[0004]修改激发波形可用于更好地控制等离子体参数；例如，通过将频率从kHz增加到MHz，同时使用单个等离子体源将放电保持在室温附近，可以使时间和空间平均电子密度提高3个数量级。纳秒脉冲放电和诸如三角形和锯齿波形之类的其他非正弦波形也可用于定制(tailor)等离子体的特性。然而，这些方法通常需要专门的设备，例如纳秒脉冲发生器或空心定制变压器，并且需要多个电源系统来随意定制特性。
[0005]在本领域中仍然需要等离子体源及方法。

技术实现思路

[0006]更具体地，根据本专利技术，提供了一种等离子体源，其包括：通过具有恒定宽度的介电势垒和间隙隔开的第一中空电极和第二中空电极；其中，提供具有第一击穿电压的等离子体形成气体和具有大于所述第一击穿电压的第二击穿电压的非等离子体形成气体，所述等离子体源被配置为以第一配置和第二配置中任一者来选择性地产生等离子体；其中，i)在所述第一配置中，所述等离子体形成气体在所述间隙中流动，而所述非等离子体形成气体在所述第一中空电极内流动；以及ii)在所述第二配置中，所述等离子体形成气体在所述第一中空电极内流动，以及所述非等离子体形成气体在所述间隙内流动。
[0007]还提供了一种用于产生细胞毒素反应性物质的方法，包括：在施加功率下，将第一气体注入到与第二中空电极隔开恒定宽度的气隙的第一电极中，以及将第二气体注入到所述气隙中，所述第一气体和所述第二气体具有不同的击穿电压。
[0008]还提供了一种用于产生反应性物质的方法，包括：在施加功率下，将第一气体注入到与第二中空电极隔开恒定宽度的气隙的第一电极中，以及将第二气体注入到所述气隙中，所述第一气体和所述第二气体具有不同的击穿电压。
[0009]还提供了一种等离子体生成方法，包括：选择具有不同击穿电压的至少两种气体，在施加功率下，将第一气体注入到与第二中空电极隔开恒定宽度的气隙的第一电极中，以及将第二气体注入到所述气隙中。
[0010]在阅读以下仅参考附图以示例方式给出的具体实施例的非限制性描述时，本专利技术
的其他目的、优点和特征将变得更加明显。
附图说明
[0011]在附图中：
[0012]图1是根据本公开的一方面的实施例的等离子体源的电路的示意图；
[0013]图2A是根据本公开的一方面的实施例的以第一配置操作的图1的等离子体源的示意性截面图；
[0014]图2B是根据本公开的一方面的实施例的图1的等离子体源的示意性截面图；
[0015]图2C是根据本公开的一方面的实施例的以第二配置操作的图1的等离子体源的示意性截面图；
[0016]图2D是图2A的以第一配置操作的图1的等离子体源的示意性纵向截面图；
[0017]图2E是图2B的等离子体源的示意性纵向截面图；
[0018]图2F是图2C的以第二配置操作的图1的等离子体源的示意性纵向截面图；
[0019]图3A是根据本公开的一方面的实施例的气体馈送单元的示意图；
[0020]图3B是根据本公开的一方面的实施例的气体馈送单元的示意图；
[0021]图3C是根据本公开的一方面的实施例的气体馈送单元的示意图；
[0022]图4A示出了在Ω模式下在第一配置下的光发射光谱，其中在发生器处具有4.3slm的氦气和10W的功率；
[0023]图4B示出了在γ模式下在第一配置下的光发射光谱，其中在发生器处具有4.3slm的氦气和35W的功率；
[0024]图4C示出了在第二配置下的光发射光谱，其中在发生器处具有0.6slm的氦气和35W的功率；
[0025]图5A示出了在γ模式下在第一配置下的等离子体的发射光谱，其中在发生器处具有25W的功率，在中心电极和接地电极之间的间隙中具有4.3slm的氦气流量，其中在中心电极中注入0.05slm的O2，或者在中心电极和接地电极之间的间隙中注入0.002slm的O2；
[0026]图5B示出了在γ模式下在第一配置下的O2的注入位置对放电的光发射的影响，其中在发生器处具有25W的功率，以及中心电极和接地电极之间的间隙具有4.3slm的氦气流量；
[0027]图6A示出了控制等离子体点燃(ignition)的脉冲气流的示例。氦气流量被设置为4.3slm；
[0028]图6B示出了在由气体脉冲控制的等离子体点燃期间沿气流轴的可见光发射。原型被以第一配置设置，氦气流量被设置为在2s期间的4.3slm，发生器处的功率被设置为35W；
[0029]图7A示出了在1.5ml微管内的400μl DMEM中悬浮的MDA
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231细胞株(cell line)暴露于第一配置的等离子体之后6天的归一化的细胞数。氦气流量为4.3slm，发生器处的功率为10W，从喷嘴尖端到液体表面的距离为5mm；
[0030]图7B示出了在1.5ml微管内的400μl DMEM中悬浮的MDA
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231细胞株在暴露于第一配置的等离子体之后6天的归一化的细胞数。氦气流量为4.3slm，发生器处的功率为20W，从喷嘴尖端到液体表面的距离为5mm；
[0031]图7C示出了在1.5ml微管内的400μl DMEM中悬浮的MDA
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231细胞株在暴露于第
二配置的等离子体之后6天的归一化的细胞数。氦气流量为0.6slm，发生器处的功率为35W，从喷嘴尖端到液体表面的距离为5mm；
[0032]图8示出了在1.5ml微管内的400μl DMEM中悬浮的不同细胞株在暴露于第二配置的等离子体之后6天的生长速率抑制(GR)值。氦气流量为0.6slm，发生器处的功率为35W，从喷嘴尖端到液体表面的距离为5mm；
[0033]图9A示出了在使用距喷嘴末端5mm处的位于培养皿底部的MDA
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231细胞株的在Ω模式下使用第一配置的治疗紧接之后用碘化丙啶(propidium iodide)着色的细胞的荧光显微镜图像，其中发生器处的功率为10W，示出了作为等离子体形成气体而被注入的4.3slm的标称本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种等离子体源，包括：通过具有恒定宽度的介电势垒和间隙隔开的第一中空电极和第二中空电极；其中，提供具有第一击穿电压的等离子体形成气体和具有大于所述第一击穿电压的第二击穿电压的非等离子体形成气体，所述等离子体源被配置为以第一配置和第二配置中任一者来选择性地产生等离子体；其中：i)在所述第一配置中：所述等离子体形成气体在所述间隙中流动，而所述非等离子体形成气体在所述第一中空电极内流动；以及ii)在所述第二配置中，所述等离子体形成气体在所述第一中空电极内流动，以及所述非等离子体形成气体在所述间隙内流动。2.根据权利要求1所述的等离子体源，其中，所述等离子体形成气体为以下中的一者：氦气、氩气、氖气、N2、O2、空气和H2。3.根据权利要求1所述的等离子体源，其中，所述非等离子体形成气体为以下中的一者：氩气、氖气、N2、O2、空气和H2。4.根据权利要求1所述的等离子体源，其中，反应性物质源被注入到以下中的至少一者中：i)所述等离子体形成气体，和ii)所述非等离子体形成气体。5.根据权利要求1所述的等离子体源，其中，反应性物质源被注入到以下中的至少一者中：i)所述等离子体形成气体，和ii)所述非等离子体形成气体，所述反应性物质源为以下中的至少一者：N2、O2、空气、气态化合物、蒸气和气溶胶。6.根据权利要求1所述的等离子体源，其中，所述第一电极和所述第二电极中的至少一者为通电电极。7.根据权利要求1所述的等离子体源，其中，所述第一中空电极以同轴几何形状在所述第二中空电极内居中。8.根据权利要求1所述的等离子体源，其中，所述第一中空电极以同轴几何形状在所述第二中空电极内居中，所述第二中空电极具有范围在5mm至1m之间的长度，以及所述第一中空电极在所述第二中空电极内后退，以及其中，所述等离子体由具有范围在100Hz至100MHz之间的正弦激发频率的电压波形诱发。9.根据权利要求1所述的等离子体源，其中，所述第一中空电极以同轴几何形状在所述第二中空电极内居中，所述第二中空电极具有范围在5mm至1m之间的长度，以及所述第一中空电极在所述第二中空电极内后退至少1mm，以及其中，所述等离子体由具有范围在100Hz至100MHz之间的正弦激发频率的电压波形诱发。10.根据权利要求1所述的等离子体源，其中，所述第一中空电极以同轴几何形状在所述第二中空电极内居中，所述第二中空电极具有范围在5mm至1m之间的长度，以及所述第一中空电极在所述第二中空电极内后退至少1mm，以及其中，等离子体由具有范围在100Hz至100MHz之间的正弦激发频率的电压波形诱发，所述等离子体源以范围在0.1W/cm3至500W/cm3之间的等离子体功率密度来操作。11.根据权利要求1所述的等离子体源，其中，所述第一中空电极以同轴几何形状在所述第二中空电极内居中，所述第二中空电极具有范围在5mm至1m之间的长度，以及所述第一
中空电极在所述第二中空电极内后退至少1mm；其中，等离子体由具有范围在100Hz至100MHz之间的正弦激发频率的电压波形诱发；以及在所述第二配置中，如果所述间隙中的所述非等离子体形成气体是静态体积，则使所述等离子体形成气体以至少0.1slm的流量来填充所述第一中空电极。12.根据权利要求1所述的等离子体源，包括：定时器，所述定时器控制所述等离子体形成气体的流动。13.根据权利要求1所述的等离子体源，包括：气体馈送单元，所述气体馈送单元选择性地以所述第一配置和所述第二配置来操作所述等离子体源。14.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：JS，
申请(专利权)人：新世纪等离子体有限公司，
类型：发明
国别省市：