Генерация импульсных объемных разрядов в воздушной среде атмосферного давления для целей стерилизации и обеззараживания

• Автор: Елистратов, Евгений Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Моделирование и анализ плазмохимических процессов в атмосферной воздушной среде под действием мощных импульсных электрических полей
1.1. Динамика протекания плазмохимических процессов при различных условиях генерации плазмы

1.2. Выбор оптимальных режимов для генерации объемных разрядов

2. Экспериментальный стенд для исследования объемных импульсно-периодических разрядов в воздушной среде атмосферного давления
2.1. Структура генератора высоковольтных импульсов и информационно-измерительной системы для регистрации электрических характеристик разрядов
2.2. Описание используемых электродных систем и исследование распределения электрических полей при различных конфигурациях электродов

3. Электрические параметры и структура разрядов

3.1. Визуализация разряда для электродной системы «лезвие-плоскость»

3.2. Электрические и энергетические параметры разрядов в электродной системе «лезвие-плоскость» при различных режимах генерации
3.3. Электрические и энергетические параметры разрядов в электродной системе «гребенка-плоскость» при различных режимах генерации
3.4. Электрические и энергетические параметры разрядов в коаксиальной электродной системе

4. Анализ оптического излучения и компонентного состава
разрядов в различных режимах генерации
4.1. Исследование оптического излучения разрядов в видимой области спектра для электродной системы «гребенка-плоскость» и «лезвие-плоскость»
4.2. Исследование оптических эмиссионных спектров разрядов и определение плазменных температур спектральными методами
4.3. Измерение электронной плотности плазмы разряда в электродной системе «гребенка-плоскость» многолучевым интерферометром Фабри-Перо
4.4. Анализ компонентного состава рабочего газа, прошедшего
через разряд
Заключение
Литература

Введение
Устройства мощной импульсной энергетики и электроники получили широкое применение в научных исследованиях, современных промышленных и технологических процессах и медицине. Одним из таких применений является использование газоразрядной плазмы, генерируемой мощными импульсными разрядами [1-7].
В настоящее время существует довольно много работ, которые демонстрируют высокую эффективность использования низкотемпературной неравновесной плазмы в различных технологических процессах. В частности, показана возможность использования плазменных технологий для проведения биологической и химической очистки и обеззараживания, нанесения тонких пленок, синтеза кремниевых нанотрубок, изменения свойств поверхностей полимерных материалов, в ряде приложений подобная газоразрядная плазма используется в качестве среды, поглощающей или отражающей электромагнитное излучение СВЧ диапазона [8-18]. Экспериментальные результаты, получаемые в лабораторных условиях для разрядов относительно небольшой энергии, могут представлять интерес при моделировании более масштабных плазменных процессов, наблюдаемых в земной атмосфере [19,20]. Такая обширная область применений во многом связана с тем, что в зависимости от условий генерации и состава исходного рабочего газа возможно получение плазмы с широким диапазоном параметров, такими как химический состав, температура, степень ионизации, характер взаимодействия с различными веществами и материалами.
В последние годы особое внимание уделяется исследованию свойств разрядных процессов в атмосферном воздухе, которые дают возможность использования для стерилизационной и обеззараживающей обработки в практической медицине, что связано с возрастающей потребностью в новых, не требующих высоких температур технологиях стерилизации и обеззараживания с высокой производительностью, эффективностью и надежностью. Плазменная стерилизация обладает рядом принципиальных

2.1. Структура генератора высоковольтных импульсов и информационно-измерительной системы для регистрации электрических характеристик разрядов
Электропитание разрядов осуществлялось импульсным высоковольтным генератором со следующими параметрами импульсов напряжения: передний фронт импульса порядка нескольких десятков наносекунд, длительность от 30 не до 500 не и амплитуда 25-60 кВ с частотой следования импульсов до 1 кГц [61]. Работа генератора происходит непосредственно на газоразрядный узел, в связи с чем форма и амплитуда генерируемых импульсов зависят от параметров нелинейной плазменной нагрузки. Структурная схема генератора представлена на рис.8.
Рис. 8. Схема импульсного электропитания установки: 1- сетевое зарядное устройство;
2-высоковольтное импульсное зарядное устройство; 3- формирователь наносекундных импульсов; 4 - магнитный ключ; 5 - газоразрядная камера$ Отфильтровал емкость импульсного сетевого зарядного устройства,5мФ); С2- емкостной накопитель высоковольтного импульсного зарядного устройства(3 мкФ); Сфи-емкостной накопитель формирователя наносекундных импульсов(2,2нФ); О-диодная сборка.
Генератор построен по каскадному принципу и состоит из трех блоков компрессии энергии: импульсного сетевого зарядного устройства;
высоковольтного импульсного зарядного устройства; формирователя наносекундных импульсов.
Напряжение от сети переменного тока (220 В) подается на выпрямительный диодный мост импульсного сетевого зарядного устройства, фильтровая емкость С] (1,5 мФ) которого заряжается до максимального