低温等离子体技术及应用

本书则重点从等离子体的概念、发生原理出发，重点介绍常见等离子体发生技术所涉及的电源、反应器及成套设备，同时结合本书作者多年来在低温等离子体应用领域的科研成果，对等离子体在环境保护领域和医疗领域的应用进行阐述。尽管本书作者在等离子体材料改性领域也进行了相关研究，但受篇幅所限，因此本书不再单独介绍等离子体材料处理方面的内容，对此有兴趣的读者可以参考已有书籍。

《低温等离子体技术及应用》共9章。第1章介绍低温等离子体技术的概念、发展历史、分类及特点，以及低温等离子体的放电形式。第2章介绍低温等离子体的常用诊断方法。第3章介绍高压电源电路基础、高压电源关键器件组成及发展现状，以及当前常用的低温等离子体高压电源。第4章介绍低温等离子体发生设备及其设计原则，包括介质阻挡放电成套设备、流光电晕放电成套设备以及等离子体射流成套设备等。第5章介绍低温等离子体在化学及生物有毒有害物质洗消方面的研究和应用。第6～8章分别介绍低温等离子体在大气污染治理、水污染治理以及土壤修复方面的研究和应用。第9章介绍低温等离子体在医疗领域的研究和应用。 本书的读者对象为从事等离子体技术研究的科研工作者、工程师、教师和学生，也可供其他对等离子体技术感兴趣的科技工作者参考。

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第1章　低温等离子体理论基础　1 1.1　基本概念　1 1.2　发展历史　4 1.3　分类及特点　4 1.3.1　按电离程度分类　5 1.3.2　按等离子体密度分类　5 1.3.3　按等离子体热平衡分类　5 1.3.4　按系统温度分类　7 1.3.5　按产生方式分类　7 1.4　物理化学特性　8 1.4.1　等离子体辐射　8 1.4.2　电场　8 1.4.3　活性基团　9 1.5　低温等离子体的产生　10 1.5.1　热致电离法　11 1.5.2　气体放电法　12 1.6　气体放电基础　14 1.6.1　气体的绝缘击穿——汤生放电　14 1.6.2　放电起始电压——帕邢定律　20 1.6.3　影响击穿电压的因素　22 1.7　低温等离子体的主要特征量　25 1.7.1　粒子密度　25 1.7.2　温度　26 1.7.3　频率　27 1.7.4　德拜长度　28 1.7.5　导电性和介电性　30 1.7.6　粒子间的碰撞　31 1.7.7　等离子体“鞘”　32 1.8　气体放电形式　34 1.8.1　电晕放电　34 1.8.2　火花放电　35 1.8.3　辉光放电　36 1.8.4　弧光放电　38 1.8.5　射流放电　39 1.8.6　射频放电　41 1.8.7　介质阻挡放电　42 参考文献　44 第2章　低温等离子体的诊断方法　46 2.1　探针诊断　46 2.2　微波诊断　47 2.3　激光诊断　48 2.4　光谱诊断　49 2.4.1　发射光谱法　49 2.4.2　吸收光谱法　51 2.5　化学诊断　52 2.5.1　探针化学诊断法　53 2.5.2　电子自旋共振法　61 2.6　质谱诊断　63 2.6.1　常用的质谱仪　64 2.6.2　低温等离子体质谱诊断的应用　65 参考文献　68 第3章　用于激发低温等离子体的高压电源　73 3.1　直流高压电源　73 3.2　交流高压电源　75 3.2.1　基于软开关技术的交流高压电源　75 3.2.2　基于压电陶瓷变压的交流高压电源　78 3.3　微秒脉冲电源　80 3.3.1　单极性微秒脉冲电源　83 3.3.2　双极性微秒脉冲电源　91 3.4　纳秒脉冲电源　93 3.4.1　单开关纳秒脉冲电源　96 3.4.2　多开关纳秒脉冲电源　102 参考文献　108 第4章　低温等离子体发生设备　109 4.1　介质阻挡放电成套设备　109 4.1.1　基本设计原则　109 4.1.2　常用的介质阻挡放电成套设备　117 4.2　流光电晕放电成套设备　127 4.2.1　基本设计原则　127 4.2.2　常用的流光电晕放电成套设备　129 4.3　等离子体射流成套设备　136 4.3.1　设备设计的基本原则　136 4.3.2　常用的等离子体射流成套设备　138 4.4　其他低温等离子体成套设备　148 4.4.1　流光放电除尘器　148 4.4.2　低气压等离子体成套设备　150 4.4.3　反电晕等离子体成套设备　151 参考文献　152 第5章　低温等离子体在洗消领域的研究和应用　159 5.1　等离子体洗消技术研究和应用现状　160 5.2　阵列式等离子体洗消系统　165 5.3　等离子体射流的形貌及活性基团产生情况　167 5.3.1　等离子体射流的形貌及影响因素　167 5.3.2　活性基团的产生情况　169 5.4　有毒化合物洗消　171 5.4.1　洗消效果　171 5.4.2　洗消效果的主要影响因素　172 5.4.3　化合物的洗消动力学　180 5.4.4　化合物洗消机理　181 5.5　病原微生物洗消　186 5.5.1　金黄色葡萄球菌洗消　186 5.5.2　芽孢杆菌洗消　188 5.5.3　病原微生物洗消效果的影响因素　194 5.5.4　病原微生物洗消机理　197 5.6　洗消安全性评估　199 5.6.1　洗消对象温度变化　199 5.6.2　洗消对象的材料变化　201 参考文献　204 第6章　低温等离子体在大气污染治理中的研究和应用　211 6.1　除尘　211 6.1.1　电除尘过程　212 6.1.2　电除尘效率的影响因素　213 6.1.3　电除尘离子风　215 6.1.4　电除尘器的设计及应用　217 6.1.5　电除尘存在的问题　220 6.2　脱硫脱硝　221 6.2.1　低温等离子体气相脱硫脱硝　221 6.2.2　低温等离子体异相脱硫脱硝　224 6.2.3　低温等离子体脱硫脱硝的工业应用和发展　225 6.3　挥发性有机物（VOCs）处理　226 6.3.1　高压放电降解　227 6.3.2　等离子体催化技术　228 6.4　微生物气溶胶消杀　229 6.4.1　高压放电灭活微生物　229 6.4.2　微生物静电收集处理技术　230 参考文献　231 第7章　低温等离子体在水污染治理中的研究和应用　236 7.1　水中有毒有害化合物降解　237 7.1.1　印染废水的处理　237 7.1.2　苯酚废水的处理　238 7.1.3　硝基苯废水的处理　239 7.1.4　苯胺废水的处理　240 7.1.5　氰化钾废水的处理　241 7.1.6　乐果废水的处理　241 7.1.7　化学毒剂模拟剂废水的处理　241 7.1.8　其他难降解有机废水的处理　243 7.1.9　水中化合物的降解机理　245 7.2　水中病原微生物的消杀　249 7.2.1　水下高压放电灭菌　249 7.2.2　沿面高压放电灭菌　250 7.2.3　液相灭菌机理　251 7.3　结语　255 参考文献　255 第8章　低温等离子体在土壤修复中的研究和应用　260 8.1　土壤污染现状　260 8.2　等离子体修复有机污染土壤的基本原理　262 8.3　等离子体修复技术研究现状　264 8.4　土壤修复用等离子体放电类型及研究现状　266 8.4.1　电弧放电土壤修复技术　266 8.4.2　电晕放电土壤修复技术　267 8.4.3　介质阻挡放电土壤修复技术　268 8.5　土壤修复效果的影响因素　271 8.5.1　操作条件的影响　271 8.5.2　土壤理化性质的影响　273 8.6　综合修复技术　276 参考文献　277 第9章　低温等离子体在医疗领域的研究和应用　280 9.1　伤口治疗　280 9.1.1　慢性伤口治疗　280 9.1.2　急性伤口治疗　287 9.1.3　等离子体促进伤口愈合的机制　289 9.2　低温等离子体凝血　290 9.3　糖尿病足综合征治疗　294 9.4　牙科应用　295 9.5　美容应用　297 9.6　癌症治疗　298 9.6.1　低温等离子体治疗癌症的机制　299 9.6.2　治疗案例　300 9.7　低温等离子体医疗设备　304 参考文献　306