西安光机所低温等离子体研究获进展

2014-3-04 14:47 来源: 中国科学院
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  1月7日出版的应用物理类国际期刊Applied physics Letters (APL) 再次刊登中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室汤洁博士带领的等离子体研究团队的最新研究论文A low-power magnetic-field-assisted plasma jet generated by dielectric-barrier discharge enhanced direct-current glow discharge at atmospheric pressure。迄今为止,该团队已在APL上发表学术论文6篇。

  近年来,大气压低温等离子体因其高度的化学活性和无需真空设备的优势,在工业材料表面处理、生物医疗杀菌消毒以及环保净化等方面受到了广泛的关注。大气压辉光放电等离子体凭借其功率密度适中和放电均匀特性成为等离子体表面处理和医疗环保应用的最佳选择,而介质阻挡放电和直流辉光放电是产生大气压辉光放电等离子体的主要方式。为了避免被处理样品发生局部灼烧和有效地提高等离子体处理机的工作效率,研发大面积、均匀弥散的等离子体已成为当今低温等离子体领域的重要研究方向之一。

  目前大气压辉光放电等离子体理论和实验研究都处于初始阶段,其物理过程和产生机理尚不明确。这使得介质阻挡放电中放电参量选取盲目,均匀弥散的辉光放电比丝状介质阻挡放电难以获得和控制;而在直流辉光放电中,为防止向电弧放电转变,设置了限流电阻,使得大部分电能都以焦耳热的形式消耗在电阻上,导致能量利用效率低下。这些缺陷严重限制了大气压辉光放电在工业、医疗和环保等领域的应用。

  汤洁率领的等离子体研究团队,在西安光机所瞬态光学与光子技术国家重点实验室的中科院“创新团队国际合作伙伴计划”等项目支持下,针对如何在低能耗下产生均匀弥散等离子体这一难题,在大气压气体放电机理、等离子体发生器的设计和表征方面开展了深入的理论和实验研究工作,并取得了多项突破性进展。撰写的相关论文相继在Appl. Phys. Lett.,Phys. Plasmas, Plasma Sources Sci. Technol., Applied Spectroscopy Reviews和IEEE Trans. Plasma Sci.等国际期刊上发表。申请国家发明专利7项,已获准授权3项。所取得的研究成果在2013年上海举办的“第十六届全国等离子体科学技术会议”和大连举办的“第二届大气压等离子体及应用研讨会”上得以展示,受到了国内同行专家的关注。

  该学科方向和研究团队负责人汤洁主要从事激光等离子体(LIBS)、激光拉曼光谱(RS)、LIBS与RS的联合应用(LIBRAS)、等离子体助燃、等离子体材料表面处理以及等离子体大气压气体放电数值仿真的研究。其应用面向地质勘探、石油开采、电力生产、深空探测、发动机燃烧效率的提高、环境污染的治理、材料表面改性、生物杀菌消毒以及医疗肿瘤癌症治疗和糖尿病检测等广泛领域。