大气压微波等离子体装置的研制

摘要

大气压微波等离子体装置是一套利用微波电场，通过特殊结构设计的波导传输耦合微波能量，在常压条件下产生等离子体的装置。目前，工业产生等离子体的技术有很多，包括热致电离、气体放电、放射性同位素、激光照射、高功率微波激励等方法。微波放电技术相对于其它气体放电产生等离子体的技术有诸多优势，例如能量转化效率高，电离度高，无电极污染，在大气压条件下产生，无需特殊的真空设备，同时保证了产品处理过程的连续性。基于以上特点，大气压微波等离子体技术越来越受到科研机构以及市场的青睐，具有良好的工业价值和商业前景。但是，现有微波等离子体发生装置在波导结构、微波电源、能量耦合效率以及微波电场变化规律等方面尚需进一步研究和优化。本课题旨在设计一套完整高效、符合安全标准的大气压微波等离子体发生装置，探究微波电场分布规律；在得到稳定等离子体射流的基础上，进一步通过实验探究影响微波等离子体射流效果的实验因素；本课题将进行微波等离子体射流处理细菌，从而获得活性诱变细菌的初步探究。
　　本研究通过研究等离子体产生机理，设计一套适用于大气压激发等离子体的微波装置。此套装置有五大系统组成：电源系统、微波传输系统、喷嘴系统、调谐控制系统、供气系统。在结构的设计过程中，应用高频电磁场仿真软件HFSS进行模拟优化，对波导、喷嘴设计进行有效指导。在设计组装一套完整的大气压微波等离子体激发装置的基础上，在不同条件下，进行大气压微波等离子体的激发实验，探究影响大气压环境下等离子体激发的因素。基于等离子体的特性，它是富含电子、带电粒子、活性粒子的中性气体物质，本课题通过实验探究等离子体处理细菌的可行性。

目录

第1章 绪 论

1.1课题背景及研究目的

1.2国内外研究现状

1.3 主要研究内容

第2章 微波传输原理与装置的设计

2.1 引言

2.2 矩形波导内电磁场

2.3 装置结构系统

2.4 本章小结

第3章 结构仿真优化与等离子体激发

3.1 引言

3.2 HFSS电场仿真模拟

3.3 微波电磁场分布理论

3.4 矩形激励腔电场分布

3.5无探针喷嘴

3.6有探针喷嘴位形

3.7等离子体激发实验

3.8 本章小结

第4章 大气压微波等离子体实验

4.1 引言

4.2 微波功率

4.3气体种类

4.4气体流量

4.5喷嘴位形

4.6本章小结

第5章 大气压微波等离子体细菌处理初步探究

5.1 引言

5.2 等离子体细菌处理

5.3 实验方法

5.4 实验结果分析

5.5 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢