Ⅰ 美國第六代多昵爾低溫等離子消融術怎麼樣
因為多昵爾技術的治療彈頭只有10微米至1毫米左右,有的比頭發絲還要細,所以又稱「頭發絲技術」。
低溫等離子技術是在鼻內窺鏡下,運用等離子低溫消融系統瞬間對引起鼻炎的增生組織進行消融,可保持局部黏膜組織結構的安全性,並能有效減輕術後水腫與疼痛。
簡介
等離子設備與治療實況
等離子設備與治療實況(5張)
低溫等離子消融術全稱為「美國DNR數字式低溫等離子消融術」,DNR英文直譯為多昵爾,所以簡稱為「多昵爾低溫消融術」。該技術來源於美國軍方的高能軍用等離子技術,原先主要用於有關核能與宇宙帶電粒子研究。因為多昵爾技術的治療彈頭只有10微米至1毫米左右,有的比頭發絲還要細,所以又稱「頭發絲技術」。
多昵爾低溫消融術是目前最先進的醫療儀器,也是最新的第四代物理治療技術,由於其臨床表現突出,在美國本土及歐洲等發達國家都已全面代替了開刀,激光,微波等傳統治療,醫學界專家一致認為數字化等離子治療技術,代表了當今的最高水平。
多昵爾低溫消融術的基本原理是低溫消融,即利用低溫等離子射頻的能量,以較低的溫度(40-70度)來進行組織的切除,從而避免對組織的損傷,並且能夠大大減輕病人的痛苦和縮短康復周期,低溫等離子消融系統近年來已經在國外耳鼻喉科領域得到了廣泛應用,其臨床效果也得到世界權威的認可。
多昵爾數字化低溫等離子治療儀不是普通的設備,該技術與微波相比,無輻射,血液中能工作,溫度更低,治療效果更好與射頻相比,頻率、溫度更低,工作更穩定,有離子液化效果;與電刀相比,血液中能切割,冷刀切割效果,無熱源損傷;與激光相比,能弧形切割,無光反射,周邊損傷小,切割強,是目前國際最具領先的治療耳鼻喉疾病的高科技設備。
低溫等離子
低溫等離子
低溫等離子體技術是一門已相對成熟和蓬勃發展著的應用學科,它已在傳統和高技術領域得到了廣泛的應用。其中等離子體表面改性技術以其特有的優點,解決了合成高分子材料無法完全滿足作為生物醫用材料所需要的生物相容性和高度的生物功能要求這一難題。通過等離子體處理後,能夠在高分子材料表面固定生物活性分子,達到作為生物醫用材料的目的。
低溫等離子是繼固態、液態、氣態之後的物質第四態,當外加電壓達到氣體的著火電壓時,氣體分子被擊穿,產生包括電子、各種離子、原子和自由基在內的混合體。放電過程中雖然電子溫度很高,但重粒子溫度很低,整個體系呈現低溫狀態,所以稱為低溫等離子體。
工作原理
該技術是在鼻內窺鏡下,運用從國外引進的等離子低溫消融系統瞬間對引起鼻炎
的增生組織進行消融,可保持局部黏膜組織結構的安全性,並能有效減輕術後水腫與疼痛。消融時間很短,約15-20分鍾的功夫,術後症狀即得到緩解,一般術後不會再復發,可有效治療過敏性鼻炎、慢性鼻炎、鼾症、咽炎等。
在治療過程中,多昵爾的治療彈頭會先利用數字智能識別功能先採集病變組織的基本數據,然後根據計算機的指令使組織局部形成一個擁有離子、電子和核心粒子的不帶電的離子化物質的空間(在這個空間內擁有幾乎相同數量的自由電子和陽極電子的離子,我們就稱之為等離子),這時,高度吸收能量的非平衡等離子會在計算機的程序控制下,使病變組織產生低溫分解效應及RL(感抗)熱效應,即使組織蛋白質迅速凝固及血管收縮和封閉,達到治療耳鼻咽喉疾病的目的。在治療的過程中幾乎不會損傷患者耳鼻咽喉部位的粘膜和纖毛上皮,因此,術後,患者要比接受過傳統耳鼻咽喉手術的患者恢復更加良好。
因為多昵爾的治療彈頭雖然細但十分強韌,醫生可以根據需要對彈頭進行任意的修剪和彎折,在先進的德國Storz鼻內窺鏡系統配合下,彈頭可以輕易地到達耳鼻咽喉任何部位的病灶,所以,多昵爾低溫消融術可以用於幾乎所有耳鼻咽喉疾病的治療。
美國多昵爾數字式低溫等離子消融術是目前國際上先進鼻咽炎治療設備,等離子低溫消融治療系統,是治療鼻部疾病幾近完美的微創療法。在低溫的作用下它既將鼻甲肥大病變部分進行消融,又不傷害正常的鼻甲粘膜組織,來達到治療目的。低溫等離子消融治療系統的作用原理是使電極和組織間形成等離子薄層,層中離子被電場加速,並將能量傳遞給組織,在低溫下(40°C―70°C)打開細胞間分子結合鍵,使靶組織中的細胞分解為碳水化合物和氧化物造成病變組織液化消融,稱為等離子(不是熱效應),從而達到靶組織體積減容的效果。
低溫等離子治療系統是利用數字智能識別功能先採集治療組織數據,然後根據計算機的指令,使組織瞬間產生蒸汽,在數字高頻交變電場的作用下,這些組織將迅速被激發並產生電離作用,在低溫的情況下使病變組織迅速消融及血管收縮、封閉。由於工作溫度超低,消融深度可以精確控制,而且採用比人體頭發絲還細小的切割彈頭,所以手術過程對周圍組織的損傷很小。該技術在治療鼻炎時能確保黏膜完整,安全無痛苦,避免鼻病復發;而且採用一次性治療探頭,防止醫源交叉感染;整個治療過程僅20分鍾左右,非常適合事務繁忙、白領、學生和對疼痛敏感的人士。
2優點
編輯
微創
多昵爾數字式等離子技術,又稱「頭發絲」技術,它的治療彈頭分別只有10微米至1毫米左右,有的比頭發絲還要細,正因為多昵爾的治療彈頭如此之細,所以對患者的損傷也極小,醫生們用它對患者進行精確的點狀治療,術中幾乎不出血,術後患者的疼痛、水腫也非常輕微。
整個治療只需在下鼻甲前端刺一個小孔,最大浸透深度為2mm,對鼻甲粘膜的纖毛功能影響較小,對鼻甲周圍正常組織損傷的可能性也較小。因此,術後很少有痂皮,鼻腔粘連等並發症發生的機率較低。同時,該治療系統還具有自動控制功能,當組織變性時電阻增大到一定程度,系統會自動停止工作,並發出報警聲。
精確
多昵爾數字式等離子技術採用全程數字化控制溫度,其治療溫度可精確到0.05℃,治療全程溫度控制在39-70℃,切割面損傷更小,不會像微波、激光、模擬等離子一樣燒傷粘膜,破壞纖毛上皮,患者術後恢復更好。數字化的功率調節有利於選擇合適的功率。我們在內窺鏡輔助下,能充分而精確地縮小肥厚的鼻甲組織,對仍有肥厚的部分還可適當補充。
方便
運用多昵爾數字式等離子技術治療耳鼻咽喉疾病只需局部麻醉,10~15分鍾即可完成手術,門診手術即可。術後無出血、無疼痛、無水腫,無需住院,也不影響正常飲食,非常適合事務繁忙的人士及對疼痛耐受力低的兒童。不影響工作和學習。
安全
多昵爾數字式等離子治療系統是繼激光、微波後第四代高檔數字治療系統,是等離子技術專業治療機,純凈無輻射,更安全。多昵爾採用的獨特一次性彈頭,還可避免術中醫源性的疾病交叉感染。
止血效果好,術中出血一般為1-5ml,視野清晰,有利於操作的准確。
3特點
編輯
概況
在個性化治療時代,只有技術的升級,才能滿足消費者越來越高的就醫要求。如今,市場上的等離子設備大多是第二代模擬等離子設備,這些設備通常採用一個固定參數治療多種疾病。由於參數不夠全面,不能准確地達到治療目的。而第四代的低溫數字式等離子治療系統具有強大的數字化功率控制的管理功能,這是模擬機無法實現的。它能針對患者的具體情況指定不同的治療參數,採取個性化的治療方法,具有全程數字化控制溫度的特點,32位二進制代碼控制溫度可精確到0.05℃。而且該設備的功率由計算機控制,會根據治療區的情況適宜調整,以防止過度凝固和切割。
特徵
1.環保技術:等離子體作用過程是氣-固相乾式反應,不消耗水資源、無需添加化學葯劑,對環境無污染。
2.廣適性:不分處理對象的基材類型,均可進行處理,如金屬、半導體、氧化物和大多數高分子材料都能很好地處理;
3.溫度低:接近常溫,特別適於高分子材料,比電暈和火焰方法有較長保存時間和較高表面張力。
4.功能強:僅涉及高分子材料淺表面(10-1000A),可在保持材料自身特性的同時,賦予其一種或多種新的功能;
5.低成本:裝置簡單,易操作維修,可連續運行,往往幾瓶氣體就可以代替數千公斤清洗液,因此清洗成本會大大低於濕法清洗。
6.全過程可控工藝:所有參數可由電腦設置和數據記錄,進行質量控制。
7.處理物幾何形狀無限制:大或小,簡單或復雜,部件或紡織品,均可處理。
適應症
1.鼻炎(包括慢性鼻炎、過敏性鼻炎)
2.扁桃體炎
3.中耳炎
4.打鼾(打呼嚕)
5.扁桃體肥大
6.腺樣體肥大
7.咽喉疾病
8.扁桃體周圍膿腫
9.鼻息肉
10.扁桃體角化症
操作方法
Reflex55刀頭。1%的卡因鼻腔表面麻醉及咽腔鼻咽部噴霧麻醉後。以兩細管分別自兩鼻腔插入後鼻孔經鼻咽口腔引出牽拉軟齶,此時可在間接鼻咽鏡下暴露隱藏深在的腺樣體。操作前設定輸出功率於5擋,以Reflex55刀頭蘸生理鹽水後,呈散點式多次插入腺樣體,每點治療時間持續10 秒,點插入深度小於腺樣體厚度,點間距大於0.8cm,共4~6點。治療後即見腺樣體明顯縮小,表面散在白色點,無出血不需填塞。
術後保健
1、術後通過定期到醫院維護鼻腔,可以大大減少復發的機率。到醫院來維護鼻腔的具體時間由醫生根據患者的術腔恢復情況來安排。
2、注意保暖,不要著涼,保證充足的睡眠,適當的鍛煉,增強體質.
3、術後盡量少吃或者不吃辛辣的食物。
4、術後用葯請遵醫囑;3--4月,要注意到醫院復診,一般一年1--2次就可以了
展望與前景
目前,國內有不少單位正在利用等離子體表面處理技術積極開展生物醫用材料的表面改性及表面膜合成研究,以解決抗凝血、生物相容性、高分子聚合物表面親水性、抗鈣化及細胞吸附生長、抑制等關鍵技術問題。中國科學院上海硅酸鹽研究所利用等離子體噴塗技術,在生長ZrO等塗層改善人工骨的研究方面取得了重要進展,他們正在使生物醫學材料表面處理走向實用化。中國科學院上海冶金研究所、西南交通大學等單位合作,利用IBAD(離子束輔助沉積)技術在熱解碳上生長非晶和晶態金紅石型氧化鈦薄膜,用於改善材料的抗凝血性。體外試驗及動物體內樣品試驗表明,用IBAD生長氧化鈦塗層的熱解碳的血液相容性顯著優於臨床應用的熱解碳人工心瓣。東華大學理學院准備利用脈沖等離子體材料表面修飾最新技術,在膠原材料表面塗覆有利於神經營養因子CNTF共價固定並具有特定物理形態的功能膜。利用CNTF營養因子對細胞吸附生長的促進作用,促進常規細胞及CNTF轉基因細胞在其上的吸附生長分化。這對研究篩選適於常規細胞及轉基因細胞發揮正常生理功能的生物活性表面塗層及技術,擴大現有生物材料的應用范圍,深人研究這類因子對細胞吸附及生長的影響,及細胞與生物材料表面的反應機制,構建新一代具特定修復、再生功能的智能生物材料,都具有重要的意義。
隨著全球人口老齡化和運動創傷的增多,人們對生物醫用材料提出了非常大的需求,因此各國對生物材料的研究與開發都投人了大量的人力、物力和財力目前已有許多內植器官、人工組織和體外輔助裝置等都在開發研究和臨床應用中。低溫等離子體表面處理技術以其特有的優點正被許多科學工作者用於生物材料的表面改性及表面膜台成研究。但是這些研究大多處於開發階段或動物實驗階段,離實用化還有一段路程。對醫用高分子材料的抗凝血性、生物組織相容性的提高仍是今後醫用高分子材料研究中的一個首要問題這些研究需要化學、物理化學、生物化學、生物學、物理學和醫學等多方面專家的共同努力。
等離子技術評價
由美國傑西公司發明的新技術—等離子體低溫消融術,現在已廣泛應用於脊柱外科、耳鼻咽喉科。具有創傷小 出血少、不住院、等特點在耳鼻咽喉科已應用於扁桃體肥大、下鼻甲肥大、鼾症、手術效果好、出血少,它的原理是等離子刀頭產生等離子體,等離子體能氣化病灶組織,使病灶組織氣化成CO2、O2 等,氣體從而達到消除病灶組織的功效。
Ⅱ 低溫等離子體的產生方法
輝光放電,電暈放電,介質阻擋放電,射頻放電,滑動電弧放電,射流放電,大氣壓輝光放電,次大氣壓輝光放電
輝光放電(GlowDischarge)輝光放電屬於低氣壓放電(low pressure discharge),工作壓力一般都低於10mbar,其構造是在封閉的容器內放置兩個平行的電極板,利用電子將中性原子和分子激發,當粒子由激發態(excited state)降回至基態(ground state)時會以光的形式釋放出能量。電源可以為直流電源也可以是交流電源。每種氣體都有其典型的輝光放電顏色(如下表所示),熒光燈的發光即為輝光放電。因此,實驗時若發現等離子的顏色有誤,通常代表氣體的純度有問題,一般為漏氣所至。輝光放電是化學等離子體實驗的重要工具,但因其受低氣壓的限制,工業應用難於連續化生產且應用成本高昂,而無法廣泛應用於工業製造中。到2013年止的應用范圍僅局限於實驗室、燈光照明產品和半導體工業等 。
部分氣體輝光放電的顏色 Gas Cathode Layer Negative Glow Positive Column He
Ne(neon)
Ar
Kr
Xe
H2
N2
O2
Air red
yellow
pink
-
-
red-brown
pink
red
pink pink
orange
dark-blue
green
orange-green
thin-blue
blue
yellow-white
blue Red-pink
red-brown
dark-red
blue-purple
white-green
pink
red-yellow
red-yellow
red-yellow 電暈放電(CoronaDischarge)
氣體介質在不均勻電場中的局部自持放電。是最常見的一種氣體放電形式。在曲率半徑很小的尖端電極附近,由於局部電場強度超過氣體的電離場強,使氣體發生電離和激勵,因而出現電暈放電。發生電暈時在電極周圍可以看到光亮,並伴有噝噝聲。電暈放電可以是相對穩定的放電形式,也可以是不均勻電場間隙擊穿過程中的早期發展階段 。電暈放電的形成機制因尖端電極的極性不同而有區別,這主要是由於電暈放電時空間電荷的積累和分布狀況不同所造成的。在直流電壓作用下,負極性電暈或正極性電暈均在尖端電極附近聚集起空間電荷。在負極性電暈中,當電子引起碰撞電離後,電子被驅往遠離尖端電極的空間,並形成負離子,在靠近電極表面則聚集起正離子。電場繼續加強時,正離子被吸進電極,此時出現一脈沖電暈電流,負離子則擴散到間隙空間。此後又重復開始下一個電離及帶電粒子運動過程。如此循環,以致出現許多脈沖形式的電暈電流,電暈放電可以在大氣壓下工作,但需要足夠高的電壓以增加電暈部位的電場。一般在高壓和強電場的工作條件下,不容易獲得穩定的電暈放電,亦容易產生局部的電弧放電(arc)。為提高穩定性可將反應器做成非對稱(asymmetric)的電極形式(如下圖所示)。電暈放電反應器的設計主要參考電源的性質而有所不同,有直流電暈放電(DC corona)和脈沖式(pulsed corona)電暈放電。利用電暈放電可以進行靜電除塵、污水處理、空氣凈化等。地面上的樹木等尖端物體在大地電場作用下的電暈放電是參與大氣電平衡的重要環節。海洋表面濺射水滴上出現的電暈放電可促進海洋中有機物的生成,還可能是地球遠古大氣中生物前合成氨基酸的有效放電形式之一。針對不同應用目的研究,電暈放電是具有重要意義的技術課題 。
介質阻擋放電(Dielectric Barrier Discharge,DBD)
介質阻擋放電(DBD)是有絕緣介質插入放電空間的一種非平衡態氣體放電又稱介質阻擋電暈放電或無聲放電。介質阻擋放電能夠在高氣壓和很寬的頻率范圍內工作,通常的工作氣壓為10~10。電源頻率可從50Hz至1MHz。電極結構的設計形式多種多樣。在兩個放電電極之間充滿某種工作氣體,並將其中一個或兩個電極用絕緣介質覆蓋,也可以將介質直接懸掛在放電空間或採用顆粒狀的介質填充其中,當兩電極間施加足夠高的交流電壓時,電極間的氣體會被擊穿而產生放電,即產生了介質阻擋放電。在實際應用中,管線式的電極結構被廣泛的應用於各種化學反應器中,而平板式電極結構則被廣泛的應用於工業中的高分子和金屬薄膜及板材的改性、接枝、表面張力的提高、清洗和親水改性中 。
介質阻擋放電通常是由正弦波型(sinusoidal)的交流(alternatingcurrent, AC)高壓電源驅動,隨著供給電壓的升高,系統中反應氣體的狀態會經歷三個階段的變化,即會由絕緣狀態(insulation)逐漸至擊穿(breakdown)最後發生放電。當供給的電壓比較低時,雖然有些氣體會有一些電離和游離擴散,但因含量太少電流太小,不足以使反應區內的氣體出現等離子體反應,此時的電流為零。隨著供給電壓的逐漸提高,反應區域中的電子也隨之增加,但未達到反應氣體的擊穿電壓(breakdown voltage; avalanche voltage)時,兩電極間的電場比較低無法提供電子足夠的能量使氣體分子進行非彈性碰撞,缺乏非彈性碰撞的結果導致電子數不能大量增加,因此,反應氣體仍然為絕緣狀態,無法產生放電,此時的電流隨著電極施加的電壓提高而略有增加,但幾乎為零。若繼續提高供給電壓,當兩電極間的電場大到足夠使氣體分子進行非彈性碰撞時,氣體將因為離子化的非彈性碰撞而大量增加,當空間中的電子密度高於一臨界值時及帕邢(Paschen)擊穿電壓時,便產生許多微放電絲(microdischarge)導通在兩極之間,同時系統中可明顯觀察到發光(luminous)的現象此時,電流會隨著施加的電壓提高而迅速增加 。在介質阻擋放電中,當擊穿電壓超過帕邢(Paschen)擊穿電壓時,大量隨機分布的微放電就會出現在間隙中,這種放電的外觀特徵遠看貌似低氣壓下的輝光放電,發出接近蘭色的光。近看,則由大量呈現細絲狀的細微快脈沖放電構成。只要電極間的氣隙均勻,則放電是均勻、漫散和穩定的。這些微放電是由大量快脈沖電流細絲組成,而每個電流細絲在放電空間和時間上都是無規則分布的,放電通道基本為圓柱狀,其半徑約0.1~0.3mm,放電持續時間極短,約為10~100ns,但電流密度卻可高達0.1~1kA/cm,每個電流細絲就是一個微放電,在介質表面上擴散成表面放電,並呈現為明亮的斑點。這些宏觀特徵會隨著電極間所加的功率、頻率和介質的不同而有所改變。如用雙介質並施加足夠的功率時,電暈放電會表現出「無絲狀」、均勻的蘭色放電,看上去像輝光放電但卻不是輝光放電。這種宏觀效應可通過透明電極或電極間的氣隙直接在實驗中觀察到。當然,不同的氣體環境其放電的顏色是不同的 。雖然介質阻擋放電已被開發和廣泛的應用,可對它的理論研究還只是近20年來的事,而且僅限於對微放電或對整個放電過程某個局部進行較為詳盡的討論,並沒有一種能夠適用於各種情況DBD的理論。其原因在於各種DBD的工作條件大不相同,且放電過程中既有物理過程,又有化學過程,相互影響,從最終結果很難斷定中間發生的具體過程 。由於DBD在產生的放電過程中會產生大量的自由基和準分子,如OH、O、NO等,它們的化學性質非常活躍,很容易和其它原子、分子或其它自由基發生反應而形成穩定的原子或分子。因而可利用這些自由基的特性來處理VOCs,在環保方面也有很重要的價值。另外,利用DBD可製成準分子輻射光源,它們能發射窄帶輻射,其波長覆蓋紅外、紫外和可見光等光譜區,且不產生輻射的自吸收,它是一種高效率、高強度的單色光源。在DBD電極結構中,採用管線式的電極結構還可製成臭氧O3發生器。21世紀的人們已越來越重視對DBD的研究與應用 。 物 質 介電系數 絕緣強度(kV/mm) Vacuum
Air
Amber
Bakelite
Fused Quartz
Neoprene
Nylon
Paper
Polyethylene
Polystyrene
Porcelain
Pyranol Oil
Pyrex Glass
Ruby Mica
Silicone Oil
Strontium Titanate
Teflon
Titanium Dioxide
Water (20℃)
Water (25℃) 1.00000
1.00054
2.7
4.8
3.8
6.9
3.4
3.5
2.3
2.6
6.5
4.5
4.5
5.4
2.5
233
2.1
100
80.4
78.5 Infinity
0.8
90
12
8
12
14
14
50
25
4
12
13
160
15
8
60
6
-
- 常見物質的介電系數和絕緣強度
射頻低溫等離子體放電(RadioFrequency Plasma Discharge)
射頻低溫等離子體是利用高頻高壓使電極周圍的空氣電離而產生的低溫等離子體。由於射頻低溫等離子的放電能量高、放電的范圍大,現在已經被應用於材料的表面處理和有毒廢物清除和裂解中。射頻等離子可以產生線形放電,也可以產生噴射形放電 。
滑動電弧放電(Glide Arc Discharge or PlasmaArc)產生低溫等離子體
滑動電弧放電等離子體通常應用於材料的表面處理和有毒廢物清除和裂解。下圖中的滑動電弧由一對像圖中所示的延伸弧形電極構成。電源在兩電極上施加高壓引起電極間流動的氣體在電極最窄部分電擊穿。一旦擊穿發生電源就以中等電壓提供足以產生強力電弧的大電流,電弧在電極的半橢圓形表面上向右膨脹,不斷伸長直到不能維持為止。電弧熄滅後重新起弧,周而復始。其視覺觀看滑動電弧放電等離子體就像火焰一般,但其平均溫度卻比較低即使將餐巾紙放在等離子體焰上也不會燃燒。它又被稱為「索梯」(Jacog's Ladder)。滑動電弧放電產生的低溫等離子體為脈沖噴射,但可以得到比較寬的噴射式低溫等離子體炬(plasma torch) 。
射流低溫等離子放電(Jet Discharge)
幾十年來,等離子體炬(plasma torch)的個工業應用已經眾所周知,例如,氬弧焊、空氣等離子體切割機和等離子體噴塗等。這些設備中的核心部件通常稱為等離子體炬,其等離子體中心溫度達數千度,是熱等離子體。近年來,人們為了進行有機材料,例如橡膠表面進行處理,以改善表面附著力,將等離子體炬的技術低溫化和小型化,將熱弧變為冷弧研製成射流低溫等離子表面處理設備,噴槍出口溫度僅數網路,甚至更低,並且已經開始向家用電器和汽車工業推廣應用。有些高技術公司,例如中國的CORONA Lab.將這種技術產品化,可以用於高速在線處理 。1.大氣射流低溫等離子表面處理的原理流經冷弧等離子體射流槍的空氣氣流可以產生包括大量的氧原子在內的氧基活性物質,氧基等離子體照射材料表面,可以使附著於材料表面上的有機污染物C元素的分子分離,並變成二氧化碳後被清除;同時可以提高接觸性能,從而可以提高接合強度和可靠性。2.大氣射流低溫等離子表面處理的工業應用a)不銹鋼薄板對焊處的焊前處理不銹鋼薄板對焊在工業中應用很普遍,例如太陽能熱水器的內桶就是用0.4mm的不銹鋼薄板捲成圓筒對焊製成。為了達到焊接要求,必須對焊接處進行必要的清洗。目前的清洗方法是濕法-人工用化學清洗劑擦洗,清洗成本高,有污染,很難實現自動化。大氣射流低溫等離子清洗技術是干法,運用於薄板對焊的前處理,可代替傳統的人工用化學清洗劑擦拭,降低了清洗成本,可提高焊接質量,減少對環境的污染,可實現焊接區清洗的自動化。b)塑料板的表面處理塑料類,例如木塑是可以代用木材的新型材料,但表面油漆相當不易,這就大大限制了應用范圍。如果用化學方法處理,價格高,污染大。為此,用大氣射流低溫等離子處理則材料表面會發生明顯的變化:顏色略有變淺,反光度降低,呈亞光性;用手觸摸可以感覺到表面略有粗糙;使噴漆的附著性能大大增強。經等離子體處理前後的附著力可以測試。測試方法:用劃刀在待測部件表面劃出垂直井字結構劃痕,用軟毛刷輕刷劃線表面去掉碎沫。用透明膠帶貼於劃線上,膠帶與樣品間應無氣泡,保持1~2分鍾;以約60度角度恆定速度將膠帶撕起。觀察劃線及正方形的完整度以判斷附著力的大小。c)橡膠製品的處理橡膠在我們日常生活中大量使用,例如汽車的門封條。它的表面須要上漆或織絨。如果不經過低溫等離子處理,則不易粘接。如果用化學清洗,既是離線的,又會污染環境。用在線等離子體處理是理想的解決辦法。d)用於玻璃和金屬平板處理空氣等離子體射流可以處理玻璃和金屬表面,不但有效地清除了來自於大氣中浮游灰塵產生的有機污染物,而且改變了表面的性能且持續性足夠長。因而可以提高產品的接合強度。此外,常壓等離子體清洗還可以用於有機材料和金屬材料表面 。
大氣壓下輝光放電(APGD)
經過近20年的發展,低氣壓低溫等離子體已取得了很大進展。但由於其運行需抽真空、設備投資大、操作復雜、不適於工業化連續生產,限制了它的廣泛應用。顯然,最適合於工業生產的是大氣壓下放電產生的等離子體。大氣壓下的電暈放電和介質阻擋放電目前雖然被廣泛地應用於各種無機材料、金屬材料和高分子材料的表面處理中,但卻不能對各種化纖紡織品、毛紡織品、纖維和無紡布等材料進行表面處理。低氣壓下的輝光放電雖然可以處理這些材料,但存在成本、處理效率等問題,目前無法規模化應用於紡織品的表面處理。長期以來人們一直在努力實現大氣壓下的輝光放電(APGD)。1933年德國VonEngel首次報道了研究結果 ,利用冷卻的裸電極在大氣壓氫氣和空氣中實現了輝光放電,但它很容易過渡到電弧,並且必須在低氣壓下點燃,即離不開真空系統。1988年,Kanazawa等人報道了在大氣壓下使用氦氣獲得了穩定的APGD的研究成果,並通過實驗總結出了產生APGD要滿足的三個條件:(1)激勵源頻率需在1kHz以上;(2)需要雙介質DBD;(3)必須使用氦氣氣體。此後,日本的Okazaki、法國的Massines和美國的Roth研究小組分別採用DBD的方法,用不同頻率的電源和介質,在一些氣體和氣體混合物中宣稱實現了大氣壓下「APGD」。1992年,Roth小組在5mm氦氣間隙實現了APGD,並聲稱在幾個毫米的空氣間隙中也實現了APGD,主要的實驗條件為濕度低於15%、氣體流速50l/min、頻率為3kHz的電源並且和負載阻抗匹配。他們認為「離子捕獲」是實現APGD的關鍵。Roth等人用離子捕獲原理解釋APGD,即當所用工作電壓頻率高到半個周期內可在極板之間捕獲正離子,又不高到使電子也被捕獲時,將在氣體間隙中留下空間電荷,它們影響下半個周期放電,使所需放電場強明顯降低,有利於產生均勻的APGD。他們在實驗室的一台氣體放電等離子體實驗裝置中實現了Ar、He和空氣的「APGD」。1993年Okazaki小組利用金屬絲網(絲直徑0.035mm,325目)電極為PET膜(介質)、頻率為50Hz的電源,在1.5mm的氣體(氬氣、氮氣、空氣)間隙中做了大量的實驗,並宣稱實現了大氣壓輝光放電。根據電流脈沖個數及Lisajous圖形(X軸為外加電壓,Y軸為放電電荷量)的不同,他們提出了區分輝光放電和絲狀放電的方法,即若每個外加電壓半周期內僅1個電流脈沖,並且Lisajous圖形為兩條平行斜線,則為輝光放電。若半周期內多個電流脈沖,並且Lisajous圖形為斜平行四邊形,則為絲狀放電。法國的Massines小組、加拿大的Ra小組和俄羅斯的Golubovskii小組對APGD的形成機理也進行了比較深入的研究工作。Massines小組對氦氣和氮氣的APGD進行了實驗研究和數值模擬 ,除了測量外加電壓和放電電流之外,他們用曝光時間僅10ns的ICCD相機拍攝了時間分辨的放電圖像,用時空分辨的光譜測量記錄了放電等離子體的發射光譜,並結合放電過程的一維數值模擬,他們認為,氮氣中的均勻放電仍屬於湯森放電,而氦氣中均勻放電才是真正意義上的輝光放電,或亞輝光放電。他們還認為,得到大氣壓下均勻放電的關鍵是在較低電場下緩慢發展大量的電子雪崩。因此,在放電開始前間隙中必須存在大量的種子電子,而長壽命的亞穩態及其彭寧電離可以提供這些種子電子。根據10ns暴光的ICCD拍攝的放電圖像,Ra小組發現,在大氣壓惰性氣體He、Ne、Ar、Krypton的DBD間隙中,可以實現輝光放電。除了輝光放電和絲狀放電之外,還存在介於前兩者之間的第三種放電模式--柱狀放電 。從上個世紀末,國內許多單位如科羅納實驗室、清華大學、大連理工大學、華北電力大學、西安交通大學、華中科技大學、中科院物理所、河北師范大學等先後開始了對APGD的研究。由於APGD在織物、鍍膜、環保、薄膜材料等技術里域有著誘人的工業化應用前景,在大氣壓下和空氣中實現輝光放電產生低溫等離子體一直是國內外學者探尋的研究重點和熱點。2003年,國家自然科學基金委員會將「大氣壓輝光放電」列為國家重點研究項目。APGD的研究也取得了一些進展,如He、Ne、Ar、Krypton惰性氣體在大氣壓下基本實現了APGD,空氣也已經實現了用眼睛看上去比較均勻的准「APGD」。目前,對APGD的研究結果和認識是仁者見仁,智者見智。APGD的研究方興未艾,已經受到國內外許多大學和研究機構的廣泛重視。由於大氣壓輝光放電目前還沒有一個認可標准,(只要選擇一定的介質阻擋裝置、頻率、功率、氣流、濕度等)許多實驗所看到的放電現象和輝光放電很相似即出現視覺特徵上呈現均勻的「霧狀」放電,而看不到絲狀放電,但這種放電現象是否屬於輝光放電目前還沒有共識和定論 。
次大氣壓下輝光放電(HAPGD)產生低溫等離子體
由於大氣壓輝光放電技術目前雖有報道但技術還不成熟,沒有見到可用於工業生產的設備。而次大氣壓輝光放電技術則已經成熟並被應用於工業化的生產中。次大氣壓輝光放電可以處理各種材料,成本低、處理的時間短、加入各種氣體的氣氛含量高、功率密度大、處理效率高。可應用於表面聚合、表面接枝、金屬滲氮、冶金、表面催化、化學合成及各種粉、粒、片材料的表面改性和紡織品的表面處理。次大氣壓下輝光放電的視覺特徵呈現均勻的霧狀放電;放電時電極兩端的電壓低而功率密度大;處理紡織品和碳纖維等材料時不會出現擊穿和燃燒並且處理溫度接近室溫。次大氣壓輝光放電技術目前可用於低溫材料、生物材料、異型材料的表面親水處理和表面接枝、表面聚合、金屬滲氮、冶金、表面催化、化學合成等工藝。由於是在次大氣壓條件下的輝光放電,處理環境的氣氛濃度高,電子和離子的能量可達10eV以上。材料批處理的效率要高於低氣壓輝光放電10倍以上。 可處理金屬、非金屬、(碳)纖維、金屬纖維、微粒、粉末等 。