專利名稱：一種大氣壓低溫等離子體發(fā)生裝置及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于等離子體應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用大氣壓低溫等離子體技術(shù)在柞蠶養(yǎng)殖過程中的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
背景技術(shù)：
柞蠶(Tussah)蠶繭是中國的特產(chǎn)之一。我國約有13萬農(nóng)戶從事柞蠶生產(chǎn)，年產(chǎn)柞蠶蠶繭約7萬噸。遼寧省是中國柞蠶的主產(chǎn)區(qū)，柞蠶蠶繭產(chǎn)量約占全國總產(chǎn)量的70%，柞蠶生產(chǎn)是重點(diǎn)蠶區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分,蠶業(yè)收入占農(nóng)業(yè)收入的30%以上，柞蠶生產(chǎn)對(duì)于發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)、提高人民生活水平具有重要意義。昨蠶微粒子病(Pebrine Disease)俗稱銹病,是由微粒子孢子寄生昨蠶而引起的慢性傳染病，是柞蠶的主要病害之一。一般年份的柞蠶微粒子病在絲繭生產(chǎn)上的發(fā)病率為30%_70%，對(duì)柞蠶種繭的質(zhì)量影響較大，給柞蠶生產(chǎn)帶來了重大的經(jīng)濟(jì)損失。柞蠶微粒子孢子自身不能運(yùn)動(dòng)，孢子具厚壁，自然活力極強(qiáng)，在幼蟲，蛹，蛾的尸體中經(jīng)數(shù)年仍有感染力，散落在環(huán)境中的孢子在陰冷潮濕的地方一年以上，在干燥明亮的場所幾個(gè)月仍具有感染力。近年來柞蠶種蠶微粒子病率呈現(xiàn)上升趨勢柞蠶微粒子病已嚴(yán)重威脅到柞蠶產(chǎn)業(yè)。柞蠶微粒子病的發(fā)生主要是由于卵面消毒不徹底，環(huán)境存有微粒子孢子，蠶期食下病源再感染等原因所致。吳啟茂等應(yīng)用水解酶復(fù)合劑卵面處理防治效果可達(dá)27%-75% ;張禹等研制出治療藥劑-殘秀康對(duì)輕癥胚種傳染的治療效果約達(dá)77%。但長期使用化學(xué)藥劑會(huì)引發(fā)環(huán)境污染，微粒子孢子抗藥性以及將殘留化學(xué)物質(zhì)引入食物鏈后在人體內(nèi)積累等危害。大氣壓低溫等離子體可根據(jù)處理對(duì)象設(shè)計(jì)不同形式，產(chǎn)生大面積等離子體，進(jìn)行大面積處理；或小范圍等離子體，進(jìn)行局部處理。通過電離氣體中的高能場，電子及電離過程中產(chǎn)生的大量活性自由基與其相互作用，無二次污染，方便易攜，能耗低。經(jīng)過5分鐘等離子體處理后，微孢子蟲的死亡效率可達(dá)100%，完全失去活性?？梢詾樽跣Q微粒子病的防控提供一種有效的手段。至今為止，利用大氣壓低溫等離子體技術(shù)對(duì)柞蠶微粒子病的防控尚無報(bào)道。利用大氣壓低溫等離子體技術(shù)進(jìn)行柞蠶微粒子病的防控具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。這種防治方法成本低，設(shè)備簡單，效果明顯，對(duì)處理對(duì)象無損傷，同時(shí)處理后不會(huì)產(chǎn)生二次污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是基于傳統(tǒng)柞蠶養(yǎng)殖技術(shù)，克服柞蠶養(yǎng)殖過程中病害防治方法的不足，提供一種大氣壓條件下產(chǎn)生冷等離子體的實(shí)驗(yàn)裝置及其應(yīng)用方法，本裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用方便靈活，本發(fā)明的實(shí)施例證明，本裝置可對(duì)柞蠶卵面消毒、給食和柞蠶生活環(huán)境三個(gè)方向?qū)ψ跣Q養(yǎng)殖過程中的病害，尤其是對(duì)微粒子蟲的感染進(jìn)行處理和防控，效果明顯且成本低廉。利用大氣壓低溫等離子體對(duì)柞蠶微粒子病害防控具有獨(dú)特的優(yōu)勢:如放電方式簡單，無需復(fù)雜的真空設(shè)備，設(shè)備成本低，處理效果明顯，能量消耗低，產(chǎn)生的等離子體可人體觸摸，操作安全使用方便靈活等。本發(fā)明所述的大氣壓低溫等離子體發(fā)生裝置由4部分組成，分別為電源、反應(yīng)裝置、樣品臺(tái)和檢測裝置；其中，所述的反應(yīng)裝置由兩個(gè)通氣孔、內(nèi)電極、金屬電極、盲孔光纖、絕緣墊片、反應(yīng)器口組成；反應(yīng)裝置為長方體結(jié)構(gòu)，中空，采用絕緣材料制得；兩個(gè)通氣孔設(shè)置在反應(yīng)裝置的側(cè)壁，且兩個(gè)通氣孔所在的平面與側(cè)壁軸向垂直，通氣孔所在的平面遠(yuǎn)離反應(yīng)器口，且通氣孔腔體與反應(yīng)裝置的腔體相連通；反應(yīng)裝置的一端設(shè)置有呈漏斗形的反應(yīng)器口，在反應(yīng)器口的端部設(shè)置有狹縫；在反應(yīng)裝置另一端的腔體內(nèi)，由絕緣墊片將內(nèi)電極固定于其軸中心位置；所述的內(nèi)電極結(jié)構(gòu)為:由盲孔光纖包裹金屬電極而組成的單元，若干單元平行緊密排列構(gòu)成內(nèi)電極；盲孔光纖靠近反應(yīng)器口的一端是封閉的，盲孔光纖遠(yuǎn)離反應(yīng)器口的一端是裸露金屬電極的，使金屬電極通過導(dǎo)線與電源連接。對(duì)于以上技術(shù)方案中，優(yōu)選的情況下，反應(yīng)裝置的材料為石英、玻璃、陶瓷、聚四氟或電木。對(duì)于以上技術(shù)方案中，優(yōu)選的情況下，金屬電極的材質(zhì)為銅，鎢或鐵。對(duì)于以上技術(shù)方案中，優(yōu)選的情況下，反應(yīng)器口的狹縫與內(nèi)電極相對(duì)應(yīng)，且內(nèi)電極末端距離反應(yīng)器口的狹縫約1mm。對(duì)于以上技術(shù)方案中，優(yōu)選的情況下，所述的電源采用交流電源或脈沖電源，由導(dǎo)線和反應(yīng)裝置及檢測裝置相 連接；其中交流電源參數(shù)為電壓峰-峰值調(diào)節(jié)范圍為0-30kV，頻率調(diào)節(jié)范圍為l_30kHz ;脈沖電源參數(shù)為電壓峰峰值調(diào)節(jié)范圍為0-20kV，頻率調(diào)節(jié)范圍為 1-lOOOOHz。對(duì)于以上技術(shù)方案中，優(yōu)選的情況下，所述交流電源由信號(hào)放大器和數(shù)字信號(hào)發(fā)生器組成；所述的數(shù)字信號(hào)發(fā)生器可產(chǎn)生方波信號(hào)，正弦信號(hào)，三角波信號(hào)等，本實(shí)例選用正弦信號(hào)，通過信號(hào)放大器放大產(chǎn)生高壓交流電。對(duì)于以上技術(shù)方案中，優(yōu)選的情況下，所述的樣品臺(tái)由連接大地的良導(dǎo)體金屬板和覆蓋于其表面的絕緣介質(zhì)層組成。對(duì)于以上技術(shù)方案中，優(yōu)選的情況下，所述的良導(dǎo)體金屬板的材質(zhì)為鐵或銅，所述的絕緣介質(zhì)層為石英、玻璃或陶瓷。對(duì)于以上技術(shù)方案中，優(yōu)選的情況下，所述的樣品臺(tái)由連接大地的銅板作為金屬板，絕緣介質(zhì)層的材質(zhì)為石英。對(duì)于以上技術(shù)方案中，優(yōu)選的情況下，所述的檢測裝置由高壓探頭連接數(shù)字示波器；以及光纖、光纖光譜儀連接電腦組成。對(duì)于以上技術(shù)方案中所述的大氣壓低溫等離子體發(fā)生裝置，其使用方法如下:①使反應(yīng)裝置的反應(yīng)器口對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)區(qū)域；樣品臺(tái)垂直放置在反應(yīng)裝置的正下方，距離反應(yīng)器口位置0.3^2.0cm遠(yuǎn)；②從所述兩個(gè)通氣孔，向反應(yīng)裝置的腔體內(nèi)通入反應(yīng)氣體，所述的反應(yīng)氣體為空氣，氮?dú)猓?，気氣，氧氣中的一種或多種混氣體；氣體流量可調(diào)范圍為0 200sccm或(TlOSLM ；
③調(diào)節(jié)外接電源:當(dāng)使用交流電源時(shí)，電壓峰-峰值調(diào)節(jié)范圍為0_30kV，頻率調(diào)節(jié)范圍為l_30kHz ;當(dāng)使用脈沖電源時(shí)，電壓峰-峰值調(diào)節(jié)范圍為0-20kV，頻率調(diào)節(jié)范圍為1-lOOOOHz ；使所述反應(yīng)裝置的反應(yīng)器口釋放出的大氣壓低溫等離子體，完全覆蓋目標(biāo)區(qū)域；處理時(shí)間為5分鐘以上，即至少處理5min，才有顯著效果。對(duì)于以上技術(shù)方案中，優(yōu)選的情況下，所述的交流供電電壓4kV，頻率9kHz，工作氣體為氦氣添加1%氧氣，氣體流量為2.8SLM ;反應(yīng)裝置2到樣品臺(tái)3的距離為0.5mm，處理時(shí)間為5分鐘。本發(fā)明的創(chuàng)新特征是:I)大氣壓低溫等離子體裝置對(duì)柞蠶病害防治，實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用方法方便靈活。2)不需要復(fù)雜的真空設(shè)備，具有低成本，低能耗，高效率等特點(diǎn)。3)放電時(shí)氣體溫度低(室溫)，處理過程中不會(huì)對(duì)處理對(duì)象造成損傷，用于柞蠶生活環(huán)境處理，尤其殺除環(huán)境中的微粒子，例如柞蠶卵面附著的微粒子及給食葉片上感染的微粒子，降低微粒子發(fā)病率，效果明顯且成本低廉。4)處理后無廢氣產(chǎn)生。


圖1:實(shí)施例1所述大氣壓低溫等離子體發(fā)生裝置示意圖及各部件連接方式，其中:1.電源、2.反應(yīng)裝置、3.樣品臺(tái)、4.檢測裝置；11.信號(hào)放大器和12.數(shù)字信號(hào)發(fā)生器；21通氣孔、223.內(nèi)電極、22.電極、23.盲孔光纖、24.絕緣墊片、25.反應(yīng)器口31.金屬板、32.絕緣介質(zhì)層；41.高壓探頭、42.數(shù)字示波器、43.光纖、44.光纖光譜儀、45.電腦；圖2:實(shí)施例1所述大氣壓低溫等離子體發(fā)生裝置的正視圖；圖3:實(shí)施例1所述大氣壓低溫等離子體發(fā)生裝置的盲孔光纖平行緊密排列的示意圖；圖4:柞蠶微粒子感染柞樹葉經(jīng)本發(fā)明所述裝置處理后喂養(yǎng)柞蠶的狀態(tài)對(duì)比示意圖:其中，1.原始對(duì)照樣品；2.等離子體處理Imin喂食柞蠶樣品；3.等離子體處理2min喂食柞蠶樣品；4.等離子體處理3min喂食柞蠶樣品；5.等離子體處理4min喂食柞蠶樣品；6.等離子體處理5min喂食柞蠶樣品；a為在同一批蠶卵里，選取蠶體尺寸相似處于第三生長期的健康柞蠶作為試驗(yàn)樣品；b為喂食經(jīng)等離子體裝置放電處理三天后的柞蠶狀態(tài)(與各柞蠶原始狀態(tài)a相對(duì)應(yīng))；c為b狀態(tài)下抽取柞蠶的腸道提取液。al、bl、Cl每個(gè)處理?xiàng)l件對(duì)應(yīng)同一只柞蠶。經(jīng)過圖3的試驗(yàn)結(jié)果證明經(jīng)過等離子體5min處理后，柞蠶感染后保持健康，柞蠶微粒子被完全殺除。圖5:等離子體處理后微粒子發(fā)芽并吉姆斯染色。圖中可直觀的看出微粒子發(fā)芽的數(shù)量，保持活性的微粒子的生理特征就是發(fā)芽彈射極絲，通過染色看出經(jīng)過等離子體5min處理后，微粒子失去活性。圖6 =N2 (C-B)第二負(fù)帶峰值光譜擬合，圖示結(jié)果證明，通過光譜擬合給出放電氣體溫度，說明溫度低，對(duì)生物材料表面無熱損傷。圖7:大氣壓低溫等離子體發(fā)生裝置氦氣添加氧氣放電發(fā)射光譜，圖示結(jié)果給出放電的發(fā)射光譜，列出放電過程中產(chǎn)生的活性成分有N2 (C-B)，0原子，亞穩(wěn)態(tài)的He，N2+等。
具體實(shí)施例方式下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。實(shí)施例1大氣壓低溫等離子體裝置的具體結(jié)構(gòu)下面結(jié)合附圖1和2，對(duì)大氣壓低溫等離子體發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)及各部件連接方式加以描述實(shí)施例1所述裝置也可稱為等離子體刷裝置。所述的大氣壓低溫等離子體發(fā)生裝置由4部分組成，分別為電源1、反應(yīng)裝置2、樣品臺(tái)3和檢測裝置4;其中:反應(yīng)裝置2由通氣孔21、內(nèi)電極223、金屬電極22、盲孔光纖23、絕緣墊片24、反應(yīng)器口 25組成；樣品臺(tái)3由金屬板31和絕緣介質(zhì)層32組成；檢測裝置4由高壓探頭41、數(shù)字示波器42、光纖43、光纖光譜儀44、電腦45組成；電源I可采用交流電源或脈沖電源，其中交流電源參數(shù)為電壓峰-峰值調(diào)節(jié)范圍
0-30kV頻率調(diào)節(jié)范圍l-30kHz;脈沖電源參數(shù)為電壓峰峰值調(diào)節(jié)范圍0-20kV頻率調(diào)節(jié)范圍
1-lOOOOHz。本發(fā)明實(shí)施例中的電源I以交流電源為例，由信號(hào)放大器11和數(shù)字信號(hào)發(fā)生器12兩部分組成。數(shù)字信號(hào)發(fā)生器12可產(chǎn)生方波信號(hào)，正弦信號(hào)，三角波信號(hào)等，本實(shí)例選用正弦信號(hào)，通過信號(hào)放大器11放大產(chǎn)生高壓交流電，并由導(dǎo)線和反應(yīng)裝置2的金屬電極22及檢測裝置4的高壓探頭41相連接。反應(yīng)裝置2采用石英、玻璃、陶瓷、聚四氟或電木等絕緣材料加工，長寬可針對(duì)處理對(duì)象不同而設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)，本發(fā)明實(shí)施例中反應(yīng)裝置2采用石英材料加工，呈長方體，中空，其長為Ilcm,寬Icm,壁厚2mm。兩個(gè)通氣孔21設(shè)置在反應(yīng)裝置2的側(cè)壁，且兩個(gè)通氣孔21所在的平面與反應(yīng)裝置2軸向垂直，通氣孔21所在的平面遠(yuǎn)離反應(yīng)器口 25從而達(dá)到通氣均勻目的，同時(shí)也保證了放電的均勻性，且通氣孔21腔體與反應(yīng)裝置2的腔體相連通；可以向兩個(gè)通氣孔21通入反應(yīng)氣體，工作氣體可為空氣，氮?dú)猓?，氬氣，氧氣或其混合物，例如可用氦氣和氧氣，氮?dú)夂脱鯕猓瑲鍤夂脱鯕獾榷喾N氣體的混合氣體，其中本發(fā)明實(shí)施例中采用“氦氣添加1%氧氣”效果最明顯。圖1為側(cè)視圖，兩個(gè)通氣孔21并排排列，所以側(cè)視圖中只標(biāo)示出一個(gè)通氣孔，圖2為正視圖，兩個(gè)通氣孔21并排排列。反應(yīng)裝置2的一端設(shè)置有呈漏斗形的反應(yīng)器口 25，其有利于電離活性物質(zhì)的聚集，在反應(yīng)器口 25的端部設(shè)置有狹縫。在反應(yīng)裝置2另一端的腔體內(nèi)，由絕緣墊片24將內(nèi)電極223固定于其軸中心位置,其中所述的內(nèi)電極結(jié)構(gòu)223為:由盲孔光纖23包裹金屬電極22而組成的單元，若干單元平行緊密排列構(gòu)成內(nèi)電極223。
金屬電極22的材質(zhì)為金屬良導(dǎo)體(如銅，鎢，鐵等材質(zhì))，本發(fā)明的實(shí)施例以直徑為190um的銅絲做為金屬電極22,每一根銅絲金屬電極22的外部由盲孔光纖23外徑Imm,內(nèi)徑200um包裹形成的單元，100個(gè)單元平行緊密排列，如圖3所示，形成內(nèi)電極223，即無漏電危險(xiǎn)，。內(nèi)電極223末端距離反應(yīng)器口 25的狹縫約1mm，本發(fā)明實(shí)施例中所采用反應(yīng)器口25的狹縫與內(nèi)電極223相對(duì)應(yīng)，狹縫的長IOcm寬1mm，內(nèi)電極223末端距離反應(yīng)器口 25約Imnin如圖2所示，銅絲金屬電極22插入盲孔光纖23的中心，本發(fā)明中所述盲孔光纖23是指空心光纖，其靠近反應(yīng)器口 25的一端是封閉的，因此其產(chǎn)生的等離子體放電區(qū)域被盲孔光纖23完全包裹，有效的遏制了放電模式的轉(zhuǎn)化，提高放電穩(wěn)定性和均勻性。所述盲孔光纖23遠(yuǎn)離反應(yīng)器口 25的一端是裸露銅絲金屬電極22的，使金屬電極22通過導(dǎo)線與電源I連接。本發(fā)明實(shí)施例中，選用100根盲孔光纖23平行緊密排列，是根據(jù)處理環(huán)境及樣品的大小而定，欲產(chǎn)生大面積大尺寸放電，本領(lǐng)域技術(shù)人員則可以將盲孔光纖23排列根數(shù)增力口，欲針對(duì)小尺寸小面積處理時(shí)，盲孔光纖23排列根數(shù)也可以相應(yīng)的減少，此參數(shù)的設(shè)置，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以待處理環(huán)境及樣品的大小自由選擇。樣品臺(tái)3由連接大地的良導(dǎo)體金屬板31 (如鐵，銅等)和覆蓋于其表面的絕緣介質(zhì)層32 (石英，玻璃，陶瓷等)組成，經(jīng)由絕緣介質(zhì)層32的阻擋有效遏制了均勻放電向弧光放電轉(zhuǎn)化。本發(fā)明實(shí)施例中，樣品臺(tái)3由連接大地的銅板作為金屬板31，覆蓋于其表面的絕緣介質(zhì)層32為石英。 檢測裝置4由電學(xué)信號(hào)測量儀器和光學(xué)信號(hào)測量儀器兩部分組成電學(xué)信號(hào)測量儀器包括41和42，光學(xué)信號(hào)測量儀器包括43，44和45，放電參數(shù)由高壓探頭41連接數(shù)字示波器42進(jìn)行探測，以控制放電等離子體劑量；活性物質(zhì)通過光纖43將光信號(hào)引入光纖光譜儀44連接電腦45進(jìn)行采集，分析氣體溫度和放電產(chǎn)生的活性物質(zhì)。實(shí)施例2大氣壓低溫等離子體裝置的使用方法1.大氣壓低溫等離子體裝置的使用方法①使反應(yīng)裝置2的反應(yīng)器口 25對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)區(qū)域；樣品臺(tái)3垂直放置在反應(yīng)裝置2的正下方，距離反應(yīng)器口 25位置0.3^2.0cm遠(yuǎn)。②從所述兩個(gè)通氣孔21,向反應(yīng)裝置2的腔體內(nèi)通入反應(yīng)氣體,所述的反應(yīng)氣體為空氣，氮?dú)?，氦氣，気氣，氧氣中的一種或多種混氣體；氣體流量可調(diào)范圍為(OlOOsccm)或((TlOSLM)；③調(diào)節(jié)外接電源1:當(dāng)使用交流電源時(shí)，電壓峰-峰值調(diào)節(jié)范圍為0_30kV，頻率調(diào)節(jié)范圍為l_30kHz ;當(dāng)使用脈沖電源時(shí)，電壓峰-峰值調(diào)節(jié)范圍為0-20kV，頻率調(diào)節(jié)范圍為
1-lOOOOHz ；使所述反應(yīng)裝置2的反應(yīng)器口 25釋放出的大氣壓低溫等離子體，完全覆蓋目標(biāo)區(qū)域；處理時(shí)間為5分鐘以上，(一般情況下，處理5分鐘或以上能取得較好的效果)。2.實(shí)施例1所述的裝置的設(shè)置參數(shù)。交流供電電壓4kV，頻率9kHz，工作氣體為氦氣添加1%氧氣，氣體流量為2.8SLM ；反應(yīng)裝置2到樣品臺(tái)3的距離為0.5mm,此條件下，噴射出來的等離子體對(duì)柞蠶的卵面，生活環(huán)境，喂食葉片分別進(jìn)行處理，處理時(shí)間為5min。
本裝置的特點(diǎn):利用交流和脈沖技術(shù)產(chǎn)生大氣壓低溫等離子體，電離氣體產(chǎn)生的電子束及活性自由基對(duì)柞蠶微粒子孢子進(jìn)行殺除。電離氣體產(chǎn)生的活性物質(zhì)壽命較短在空氣中與其它氣體分子碰撞便可淬滅。利用盲孔光纖管密排作為放電電極可形成均勻的場強(qiáng)，形成大面積均勻等離子體，保持處理的均勻性和一致性。實(shí)施例1中利用一端是封閉的盲孔光纖管包裹銅絲金屬電極可有效防止放電由輝光向電弧的轉(zhuǎn)化，保持放電的穩(wěn)定性。實(shí)施例3本發(fā)明所述裝置的應(yīng)用效果評(píng)價(jià)(一)對(duì)柞蠶進(jìn)行處理的實(shí)驗(yàn)過程1.實(shí)驗(yàn)對(duì)象:柞蠶蠶卵，微粒子和柞樹葉2.實(shí)驗(yàn)步驟:按照實(shí)施例2的方法操作，每天利用相機(jī)拍照取樣。圖4為柞蠶微粒子感染柞樹葉經(jīng)本發(fā)明所述裝置處理后喂養(yǎng)柞蠶的狀態(tài)對(duì)比示意圖。結(jié)果證明經(jīng)過等離子體處理l_4min，柞蠶微粒子仍沒有完全殺除，喂食柞蠶導(dǎo)致柞蠶感染致死；經(jīng)過等離子體處理5min，柞蠶微粒子完全被殺出，喂食柞蠶，柞蠶仍健康生長。腸道提取液與初始樣品一次對(duì)t匕，越來越澄清。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果①處理后柞蠶微粒子發(fā)芽經(jīng)由吉姆斯染色觀察，柞蠶微粒子100%死亡。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5。具體的實(shí)驗(yàn)過程如下:微粒子發(fā)芽是指具有活性的微粒子在堿性條件下彈射出極絲，注入細(xì)胞基質(zhì)的過程，通過這一過程將微粒子細(xì)胞基質(zhì)注入蠶體達(dá)到感染傳播的效果。通過等離子體處理含有微粒子的溶液l_5min，然后滴加堿性KOH溶液，在堿性條件下誘導(dǎo)發(fā)芽，發(fā)芽后細(xì)胞彈射極絲表面完整性遭到破壞，通過添加吉姆斯染色劑，整個(gè)細(xì)胞被染色的微粒子來說明具有活性，只有外部被染色的微粒子則死亡，不具有活性，通過染色后各樣品染色效果的對(duì)比給出微粒子死亡率。②柞蠶的變化:喂食感染柞蠶微粒子的柞樹葉，三天后將同一柞蠶拍照對(duì)比，如圖4所示，可以看出將感染柞樹葉的微粒子用等離子體處理5分鐘后，再用于喂食，柞蠶保持健康。還證明等離子體刷氦氣添加1%氧氣殺除效果最為明顯。同時(shí)，添加微量氧氣是經(jīng)驗(yàn)值，根據(jù)其他真菌細(xì)菌實(shí)驗(yàn)1A也證明在1%氧氣添加量的氦氣放電里殺菌效果最為突出。4.廢氣測定:通過發(fā)射光譜測試，結(jié)果如圖5，N2 (C-B)第二負(fù)帶峰值光譜擬合。圖示結(jié)果表明放電產(chǎn)生活性物種為N2 (C-B)，N2+，He*，0，活性物質(zhì)存活壽命很短，約為100ns-200us，且易與空氣中的氧氣復(fù)合湮滅。光纖固定在樣品臺(tái)(3)下垂直正對(duì)放電區(qū)域，將等離子體放電產(chǎn)生的光信號(hào)傳到到光纖光譜儀中，光譜儀光柵設(shè)定1200線，掃描波長范圍200-900nm，通過光譜特定波長的分析，給出放電產(chǎn)生的活性物質(zhì)。5.處理對(duì)象表面溫度測定用步驟4同樣的方法測試，光譜儀光柵設(shè)置2400線，掃描波長300_500nm，選取N2(C-B)第二負(fù)帶峰值光譜利用通用的模擬軟件擬合，通過調(diào)整模擬軟件的震動(dòng)溫度和轉(zhuǎn)動(dòng)溫度值，直到模擬結(jié)果和測試結(jié)果基本完全吻合，給出震動(dòng)溫度和轉(zhuǎn)動(dòng)溫度值，而在大氣壓非平衡等離子體中，通常認(rèn)為轉(zhuǎn)動(dòng)溫度與放電氣體溫度相近似，因此認(rèn)為模擬出的轉(zhuǎn)動(dòng)溫度為放電氣體溫度。結(jié)果如圖6，通過發(fā)射光譜測試，利用N2(C-B)第二負(fù)帶峰值光譜擬合，測得氣體溫度在300K，接近室溫，最終證明了本裝置的使用對(duì)環(huán)境無污染。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。參考文獻(xiàn)[I].Ying Song, Dongping Liu, Longfei Jij Wenchun Wang, PengchaoZhao, Chunshan Quanj Jinhai Niuj Xianhui Zhang，“The Inactivation of ResistantCandida Albicans in a Sealed Package byCold Atmospheric Pressure Plasmas”，Plasma Processes and Polymers, Volume9, Issuel, pages 17 - 21, January2012.
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權(quán)利要求
1.一種大氣壓條件下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置，其特征在于:由4部分組成，分別為電源(I)、反應(yīng)裝置(2)、樣品臺(tái)(3)和檢測裝置(4);其中， 所述的反應(yīng)裝置(2)由兩個(gè)通氣孔(21)、內(nèi)電極(223)、金屬電極(22)、盲孔光纖(23)、絕緣墊片(24)、反應(yīng)器口(25)組成； 反應(yīng)裝置(2)為長方體結(jié)構(gòu)，中空，采用絕緣材料制得； 兩個(gè)通氣孔(21)設(shè)置在反應(yīng)裝置(2)的側(cè)壁，且與側(cè)壁軸向垂直，通氣孔(21)所在的平面遠(yuǎn)離反應(yīng)器口( 25 )，且通氣孔(21)腔體與反應(yīng)裝置(2 )的腔體相連通； 反應(yīng)裝置(2)的一端設(shè)置有呈漏斗形的反應(yīng)器口(25)，在反應(yīng)器口(25)的端部設(shè)置有狹縫；在反應(yīng)裝置(2 )另一端的腔體內(nèi)，由絕緣墊片(24 )將內(nèi)電極(223 )固定于其軸中心位置； 所述的內(nèi)電極結(jié)構(gòu)(223)為:由盲孔光纖(23)包裹金屬電極(22)而組成的單元，若干單元平行緊密排列構(gòu)成內(nèi)電極(223);盲孔光纖(23)靠近反應(yīng)器口(25)的一端是封閉的，盲孔光纖(23)遠(yuǎn)離反應(yīng)器口(25)的一端是裸露金屬電極(22)的,使金屬電極(22)通過導(dǎo)線與電源(I)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣壓條件下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置，其特征在于:所述反應(yīng)裝置(2)的材料為石英、玻璃、陶瓷、聚四氟或電木。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣壓條件下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置，其特征在于:所述金屬電極(22)的 材質(zhì)為銅，鎢或鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣壓條件下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置，其特征在于:所述反應(yīng)器口( 25 )的狹縫與內(nèi)電極(223 )相對(duì)應(yīng)，且內(nèi)電極(223 )末端距離反應(yīng)器口( 25 )的狹縫約1mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣壓條件下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置，其特征在于:所述的電源(I)采用交流電源或脈沖電源，由導(dǎo)線和反應(yīng)裝置(2)及檢測裝置(4)相連接；其中交流電源參數(shù)為電壓峰-峰值調(diào)節(jié)范圍為0-30kV，頻率調(diào)節(jié)范圍為l-30kHz ;脈沖電源參數(shù)為電壓峰-峰值調(diào)節(jié)范圍為0-20kV，頻率調(diào)節(jié)范圍為1-lOOOOHz。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣壓條件下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置，其特征在于:所述交流電源由信號(hào)放大器(11)和數(shù)字信號(hào)發(fā)生器(12)組成；所述的數(shù)字信號(hào)發(fā)生器(12)可產(chǎn)生方波信號(hào)，正弦信號(hào)，三角波信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣壓條件下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置，其特征在于:所述的樣品臺(tái)(3)由連接大地的良導(dǎo)體金屬板(31)和覆蓋于其表面的絕緣介質(zhì)層(32)組成； 所述的良導(dǎo)體金屬板(31)的材質(zhì)為鐵或銅，所述的絕緣介質(zhì)層(32)為石英、玻璃或陶瓷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣壓條件下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置，其特征在于:所述的樣品臺(tái)(3)由銅板作為金屬板(31)，絕緣介質(zhì)層(32)的材質(zhì)為石英； 所述的檢測裝置(4)由高壓探頭(41)連接數(shù)字示波器(42);以及光纖(43)、光纖光譜儀(44)連接電腦(45)組成。
9.如權(quán)利要求1所述裝置的使用方法，其特征在于:操作步驟包括: ①使反應(yīng)裝置(2)的反應(yīng)器口(25)對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)區(qū)域；樣品臺(tái)(3)垂直放置在反應(yīng)裝置(2)的正下方，距離反應(yīng)器口(25)位置0.3^2.0cm ；②從所述兩個(gè)通氣孔(21)，向反應(yīng)裝置(2)的腔體內(nèi)通入反應(yīng)氣體，所述的反應(yīng)氣體為空氣，氮?dú)?，氦氣，IS氣，氧氣中的一種或多種；氣體流量可調(diào)范圍為(T200sccm或(TlOSLM ； ③調(diào)節(jié)外接電源(I):當(dāng)使用交流電源時(shí)，電壓峰峰值調(diào)節(jié)范圍為0-30kV，頻率調(diào)節(jié)范圍為l-30kHz ;當(dāng)使用脈沖電源時(shí)，電壓峰-峰值調(diào)節(jié)范圍為0-20kV，頻率調(diào)節(jié)范圍為1-1OOOOHz ； 使所述反應(yīng)裝置(2 )的反應(yīng)器口( 25 )釋放出的大氣壓低溫等離子體，完全覆蓋目標(biāo)區(qū)域；處理時(shí)間為5分鐘以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的大氣壓條件下產(chǎn)生低溫等離子體的裝置，其特征在于:所述的交流供電電壓4kV，頻率9kHz，工作氣體為氦氣添加1%氧氣，氣體流量為2.8SLM ;反應(yīng)裝置(2)到樣品臺(tái)(3)的距離為0.5m`m，處理時(shí)間為5分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開一種大氣壓低溫等離子體發(fā)生裝置及其應(yīng)用，本裝置的結(jié)構(gòu)特征為絕緣材料包裹多電極放電結(jié)構(gòu)，本裝置通過采用多種反應(yīng)氣體，當(dāng)向兩個(gè)通氣孔向反應(yīng)裝置的腔體內(nèi)通入反應(yīng)氣體后，再通過電源供電加壓至相應(yīng)氣體電離值時(shí)，在大氣壓條件下，于反應(yīng)裝置的反應(yīng)器口的狹縫處便可產(chǎn)生等離子體，等離子體噴射長度約0.3~3cm。氣體溫度為室溫，并且可觸摸無電擊危險(xiǎn)。實(shí)驗(yàn)證明，利用本裝置針對(duì)柞蠶卵面，微粒子和喂食葉片三個(gè)易感途徑進(jìn)行處理，從而達(dá)到柞蠶微粒子病害防治效果。處理效果明顯，放電方式簡單，成本低，能量消耗低，產(chǎn)生的等離子體可人體觸摸，操作安全使用方便靈活等。
文檔編號(hào)H05H1/26GK103179771SQ201310064110
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月26日
發(fā)明者劉東平, 宋穎, 牛金海 申請(qǐng)人:大連民族學(xué)院