時間：2023-05-29 18:23:09
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇等離子體物理，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
英文名稱：Nuclear Fusion and Plasma Physics
主管單位：中國核工業集團公司
主辦單位：核工業西南物理研究院
出版周期：季刊
出版地址：四川省成都市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：0254-6086
國內刊號：51-1151/TL
郵發代號：62-179
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1980
期刊收錄：
CA 化學文摘(美)(2009)
CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽：
Caj-cd規范獲獎期刊
聯系方式
期刊簡介
英文名稱：等離子體科學與技術(英文版)
主管單位：
主辦單位：中國科學院等離子體物理研究所
出版周期：雙月刊
出版地址：安徽省合肥市
語
種：英語
開
本：大16開
國際刊號：1009-0630
國內刊號：34-1187/TL
郵發代號：
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1999
期刊收錄：
SA 科學文摘(英)(2009)
SCI 科學引文索引(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊：
期刊榮譽：
聯系方式
截至7月10日，中科院等離子體所的東方超環（EAST）超導托卡馬克2012年物理實驗順利結束。在四個多月的實驗期間，科學家們創造了兩項托卡馬克運行的世界紀錄：獲得超過400秒的兩千萬度高參數偏濾器等離子體；獲得穩定重復超過30秒的高約束等離子體放電。這分別是國際上最長時間的高溫偏濾器等離子體放電、最長時間的高約束等離子體放電，標志著我國在穩態高約束等離子體研究方面走在國際前列。
托卡馬克是一種利用磁約束來實現受控核聚變的環性容器，是由蘇聯的阿齊莫維齊等人在20世紀50年明的。中科院等離子體所在成功建設中國第一個超導托卡馬克HT-7的基礎上，提出了“HT-7U全超導非圓截面托卡馬克裝置建設”計劃，該計劃在國際上通稱EAST，即“東方超環”。
“東方超環”于2007年建成并開始科學實驗。在國家科技部ITER專項、國家基金委、中科院等部門的支持下，科學實驗不斷深入，近年來已吸引大批國外科學家來華開展科學實驗，美國能源部已將EAST列為未來美國磁約束聚變合作的首選裝置。自今年2月開始本輪EAST科學實驗以來，超過100位的國外科學家來華開展廣泛的合作研究。實驗中，國內外科學家們圍繞高參數長脈沖等離子體相關科學技術問題開展了大量的科學實驗，取得了一系列新結果和大量的科學實驗數據。
據介紹，高參數、高約束模式偏濾器等離子體是未來聚變托卡馬克放電的最基本運行方式。我國參加的國際熱核聚變實驗堆（ITER）項目的首要目標是實現400秒的高約束等離子體，但實現該科學目標尚面臨眾多科學和技術（物理和工程）上的挑戰。目前，國際上大部分托卡馬克的偏濾器等離子體持續時間均在20秒以下，歐盟和日本科學家曾獲得最長為60秒的高參數偏濾器等離子體。本次實驗，我國科學家針對未來ITER400秒高參數運行的一些關鍵科學技術問題，如等離子體精確控制、全超導磁體安全運行、有效加熱與驅動、等離子體與壁材料相互作用等，開展了全面的實驗研究，獲得了411秒的中心等離子體密度約2×1019m-3、中心電子溫度大于2000萬攝氏度的高溫等離子體。
長期以來，實現長時間高約束放電一直是國際聚變界挑戰極大的前沿課題。目前正在運行的托卡馬克的高約束放電時間大都在10秒以下。2003年，日本JT-60U裝置（已退役）曾利用強流中性束加熱實現一次28秒的高約束等離子體放電，這是目前放電時間最長的一次。在本輪EAST實驗中，我國科學家利用低雜波與射頻波協同方法，實現了穩定重復的超過32秒的高約束等離子體放電。我國科學家所用的方法獨特、經濟、有效，為未來國際熱核聚變實驗堆（ITER）提供了一條高效實現高約束放電的新途徑。
中圖分類號：TN405文獻標識碼：A文章編號：1003-2738（2011）12-0284-01
摘要：大氣壓等離子體是一項新興的氣體污染處理技術，已成為當前環境領域的研究熱點。本文介紹了等離子體的概念及產生方法，概述了大氣壓等離子體技術在廢氣處理中的應用進展情況，并指出了今后大氣壓離子體處理廢氣的應用研究方向。
關鍵詞：大氣等離子體；廢氣；處理技術；應用
一、引言
隨著工業現代化的不斷進步和發展，排放到大氣中的硫氧化物、氮氧化物及有機廢氣等不斷增加，大氣污染造成的大氣質量的惡化、酸雨現象、溫室效應及臭氧層破壞足以威脅人類在地球上的生存和居住，其后果十分嚴峻，廢氣排放造成的環境污染問題逐漸引起人們的廣泛重視。廢氣處理指的是針對工業場所、工廠車間產生的廢氣在對外排放前進行預處理，以達到國家廢氣對外排放的標準的工作。一般廢氣處理包括了有機廢氣處理、粉塵廢氣處理、酸堿廢氣處理、異味廢氣處理和空氣殺菌消毒凈化等方面[1]。大氣壓等離子體技術是一門新興的環境污染處理手段，其在廢氣處理應用中具有成本低，效果好、操作簡單，無需高價格的真空系統等特點，具有廣泛的應用前景。本文主要研究的是大氣等離子體技術在廢氣處理方面的應用進展情況和可行性。
二、等離子體的研究現狀及特性
等離子體是一種電離狀態的氣體，它是由美國科學MUIR于1927年在研究低壓下汞蒸汽放電現象時命名的[2]。等離子體被稱作除固態、液態和氣態之外的第4 種物質存在形態，它是由大量的子、中性原子、激發態原子、光子和自由基等組成，但電子和正離子的電荷數必須體表現出電中性。常見的產生等離子體的方法是氣體放電，氣體放電等離子體主要分為以下幾種形式：①輝光放電；③介質阻擋放電；④射頻放電；⑤微波放電。
大氣壓等離子體技術的實質也就是氣體放電原理，氣體在電場作用下被擊穿而導電，由此產生的電離氣體叫做氣體放電等離子體[3]。我們把大氣壓等離子體分為平衡(熱)或非平衡(冷)等離子體兩大類。如今低氣壓等離子體己在材料處理領域得到廣泛應用，該種等離子體可產生用來刻蝕或沉積薄膜的高濃度活性粒子，然而在運行低氣壓等離子體時也存在一些缺陷，像真空系統昂貴卻需要維修，處理材料的尺寸受到真空室大小的限制。大氣壓等離子體與低氣壓等離子體相比，具有成本低、操作方便、無需高成本的真空系統等優點。
三、大氣壓等離子體在廢氣處理中的應用
隨著我國能源消費的持續增長和機動車保有量的迅猛增加，大量煤、石油與天然氣等化石燃料消耗產生的二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx) 等廢氣排放到大氣中，環境大氣中NOx/SO2比例的改變影響著大氣酸沉降，進而在特定條件下產生二次光化學污染，致使空氣中臭氧(O3)含量增加，并在空氣中形成大量二次細微顆粒物，給公眾健康及生態環境造成嚴重危害。等離子體是近十多年發展起來的一門高度交叉的新學科，是集物理學、環境科學、化學和生物學于一體的全新學科。大氣壓等離子體是一種新興的物理與化學相結合的廢氣處理技術，如今該技術已成功應用于工業鍋爐煙氣和汽車尾氣治理領域。大氣壓等離子體技術具有對廢氣凈化效率高、能耗低及無二次污染等特點。
（一）大氣壓等離子體分解氣態污染物的機理。
大氣壓等離子體分解氣態污染物的機理為：等離子體中的高能電子在大氣壓等離子體分解氣體污染物中起決定性的作用，數萬度的高能電子與氣體分子(原子)發生非彈性碰撞，巨大的能量轉換成基態分子(原子)的內能，發生激發、離解以及電離等一系列物理和化學變化使氣體處于活化狀態。電子能量小于10ev時 產生活性自由基，活化后的污染物分子經過等離子體定向鏈化學反應后被脫除。而當電子平均能量超過污染物分子化學鍵結合能時，污染物氣體分子鍵斷裂，污染物分解，在大氣壓等離子體中可能發生各種類型的化學反應，反應程度取決于電子的平均能量、電子密度、氣體溫度、污染物氣體分子濃度及共存的氣體成分。
（二）大氣壓等離子體處理廢氣裝置。
大氣壓等離子體在廢氣處理中應用的機理是在等離子體中的高能電子、離子、自由基、激發態分子和原子等的作用下，將NOx與SO2被氧化成更易參與反應和更易吸收的NO2和SO3，從而實現對廢氣的凈化處理。
圖1是模擬汽車尾氣和鍋爐煙氣同時脫硫脫硝所采用的大氣壓等離子體處理裝置示意圖。如圖所示，中心銅棒電極被聚四氟絕緣材料固定在放電管的中心且與高壓電源的高壓輸出端連接。銅棒處于放電管的中心能使介質阻擋放電管內等離子體更加均勻，另一方面可防止局部增強放電導致介質層擊穿現象的發生，故會提高裝置的運行時間。氯化鉀溶液作為外電極并與高壓電源的低壓輸出端相連。裝置的內電極與電源的高壓輸出端相連，其位置在內徑為16mm的右英管中心。銅棒放在石英放電管的中心是為了使管內放電所產生的等離子體更加均勻分布，以及防止介質層被擊穿，從而延長裝置的使用壽命。電源低壓輸出端與裝置外電極相連，它所采用的是0.2mol/L的氯化鉀溶液。儀器工作時，比例一定的NOx與活性氣體(N2、O2、H2O)通過浮子流量計和氣體分配器進入放電管，在線廢氣監測儀Testo 360測定氮化物的濃度變化。在裝置放電區域或者氣體輸出管內，氮氧化物與活性氣體粒子會發生反應，經檢定，廢氣通過裝置的處理凈化，得到的產物都是無污染的，可直接排放到大氣中。
圖1大氣壓等離子體處理廢氣裝置示意圖
四、大氣壓等離子體的應用研究方向
為了實現大氣壓等離子體技術在廢氣處理的推廣應用，今后應加強深入研究大氣壓等離子體降解污染物的機理。大氣壓等離子體降解污染物是一個十分復雜的過程，而且影響這一過程的因素很多，雖然目前已有大量有關低溫等離子體降解污染物機理的研究，但還未形成能指導實踐的理論體系，使其工業應用缺乏理論保障。其次要實現處理裝置的大型化與小型化雙向發展，處理裝置的大型化與小型化是等離子體技術今后發展的兩個方向。
五、結束語
隨著環境保護的深入發展，大氣壓等離子技術以其獨特而優良的廢氣處理效果正日益獲得環保研究者的青睞，該技術可以用來治理二氧化硫、氮氧化物等給環境以及人類帶來嚴重危害的廢氣。大氣壓等離子體在廢氣處理方面的應用價值很高，目前我國對該方面的研究還只處于初步階段，如果繼續對大氣壓等離子體在廢氣處理中的應用展開深入研究，可為我國的大氣環境污染整治工作做出突出貢獻。
參考文獻：
關鍵詞：橡膠 表面改性 物理技術改性 化學技術改性
在較多情況下，橡膠材料在日常生活、工作中的應用是通過表面和表面的性能來完成的。橡膠表面改性是在橡膠基材性質不受影響的前提下，為了使其可以使用一些特定的用途或特殊性能，而對橡膠的表平面性質進行改變。硅橡膠是一種表面疏水性物質，然而可以借助器表面改性而促進表面親水性能的提高，從而充當生物材料，使其應用范圍得到擴展；以不影響材料強度作為前提條件，通過表面改性可以使旋轉軸密封圈的表面摩擦減小。按照改性目的可以將橡膠材料表面改性分成改變表面親水性能、該表表面摩擦性能以及改變表面粘合性能等；根據其表面大分子的變化可分成化學改性和物理改性。文中根據橡膠材料的改性方法對其表面改性進行分析探討。
一、化學技術改性
橡膠表面化學技術改性是指材料表面通過化學反應劑而生成化學反應，然后使材料表面發生化學結構的改變，促進材料某種性能的提高。這種化學技術改性屬于橡膠表面的化學改性，所涉及到的化學反應假破位復雜，如取代反應、置換反應以及環化反應等。
1.表面鹵化
橡膠表面鹵化包括了表面氟化、表面氯化、表面溴化、表面碘化。其中表面氟化是橡膠材料表面通過氟氣或二氟化氙接觸形成化學反應，當前多以二氟化氙完成表面氟化。橡膠表面氟化的機理是在化學反應時間延長的情況下，氟原子取代了橡膠表面的氫原子。經過試驗研究，表面氟化后增大了橡膠表面的平整性、耐腐蝕性、耐磨性與耐油性，同時也增大了橡膠的硬度，降低了其強伸性能。表面氯化則是通過含有有機溶劑的氯化劑對橡膠表面進行處理，進而促進橡膠表面能夠和其他有機材料間的粘合力得到增強，最常用的表面氯化劑為三氯氰酸。表面溴化則將橡膠材料浸泡在溴化物配制的酸性水溶液中，從而促使橡膠材料的表面結構形態發生改變。研究表明：對任何硫化體系硫化膠進行表面溴化處理，均可得到相同的作用；同時不會對硫化膠的強伸性能和硬度不會產生影響，但是對橡膠的耐磨性和耐介質性有著明顯的改善作用。表面碘化能夠使橡膠接觸工作面的面積減小，進而使摩擦因數減小。
2.表面磺化
橡膠表面改性方法中的表面磺化通常是在硫酸或者亞硫酸溶液中將橡膠材料浸漬的過程。該改性方法的效果是打開橡膠表面的C-C鍵，然后在中一個[C]上接上-SO3H，圖一為其反應機理。
根據圖一可知橡膠材料在進行表面磺化反應過程中有環化反應的伴隨。不同于碘化反應的是，橡膠表面經過磺化反應后的光滑度更大，增大了表面剛度。
圖一 表面磺化機理示意圖
3.表面氧化和共價功能化
橡膠材料的表面氧化常常是以濃硝酸、濃硫酸等強氧化性酸打開其表面的C-C鍵，經過氧化作用，碳原子形成羧基、羥基、羰基等極性基團，從而使橡膠表面從化學惰性轉變成極性化或者活化。從而提高橡膠表面自由能，提高浸潤性，促進粘合強度的增強。需要注意的是氧化容易造成橡膠表面的細微裂痕，如果進行大批量生產，則不能夠準確的掌握處理程度，同時濃酸的大量應用會差生環境污染。
在光和熱的作用下，疊氮基苯可分解形成高反應活性的氮賓介質，同時在C-H和N-H間插入，從而形成共價改性產物，形成致密的涂層。在蛋白質分析中發現，該涂層能夠阻止蛋白質的滲出。此方法在醫用天然乳膠制品中應用，如醫用導管、手術用手套等。
二、物理技術改性
橡膠材料的物理技術改性是借助物理技術實施橡膠表面的改性一類方法。通常，橡膠材料在采用物理技術改性后，其表面大分子結構會發生化學變化，追其本質，也還是屬于化學改性；然而也有部分橡膠表面的原有結構未發生改變，這種才可稱作為真正的物理改性。
1.表面涂層
表面涂層技術是將具備某種特殊共嫩的物質覆蓋在橡膠表面上，不會對橡膠表面性質產生改變作用。形成橡膠表面涂層的方法較多，其中有靜電噴涂法、溶液浸涂法、配成涂料覆法、加熱沉積法，以及媒介法等等。表面涂層可按照作用分成減小摩擦因素涂層和防老化涂層等。
2.等離子技術
等離子體是由正負離子、電子、中性粒子等高能離子與紫外線組成的。在高分子物質的表面改性過程中，采用等離子體技術可分為等離子體處理、聚合、接枝聚合等。其中等離子體處理是把橡膠材料在非聚合性氣體的等離子環境中暴露，然后在借助等離子體對橡膠材料的表面進行轟擊，使橡膠材料的表面結構發生較大的變化，完成表面改性。研究表明，硅橡膠在經過不同介質處理后的表面親水性能均得到改善。但是硅橡膠表面經氬氣和氧氣等離子處理后，其血液相容性降低，經氨氣和氮氣等離子體處理后，其抗凝血性能增大。等離子體聚合是在聚合性氣體中將橡膠材料暴露在其中，有較薄的一層聚合物膜沉積在橡膠表面上，此時橡膠材料表面特性則由這層聚合物膜表現出來。
3.物理技術引發的表面接枝聚合
在橡膠表面改性處理過程中，等離子體接枝聚合是橡膠材料通過等離子體處理后，使具有功能性的單體在表面活性自由基的作用在下在橡膠材料表面完成接枝共聚。橡膠表面在雖然在等離子體處理后形成自由基和交聯雙鍵，可引入極性基團，然而最后的改性效果將會隨時間的增長而降低；在內部應力的作用和影響下，等離子體聚合薄膜往往會出現破裂和卷曲，或者由于薄膜和基質的結合方式為非共價鍵而出現剝離等等；而采用等離子體接枝聚合技術恰恰將這些缺點能夠彌補。在促進硅橡膠生物相容性提高的同時，也在一定程度上增大了橡膠表面改性的持久性。
三、結束語
材料和外界環境之間的相互作用常常是通過表面來完成的。在日常應用過程中，橡膠的表面性能涉及到的其他性能較多，如粘合性、生物相容性、防老化性和耐磨性等等。因為，為了能夠將橡膠的表面性能充分的發揮出來，不僅要研究橡膠表面的潤濕性、化學特性、界面相互作用、表面能等，還應當才從微觀結構對橡膠的表面分子進行研究，進而探索出新的橡膠表面改性方法，使其能夠適應各種不同的環境。
參考文獻
[關鍵詞]等離子體；調查表；抗逆性
中圖分類號：S5 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）13-0141-01
等離子體種子處理技術采用的是物理方法，無任何化學物質殘留及污染，大大保護了環境，對于開發綠色環保食品具有重要作用。同時，等離子體種子處理技術方法簡單，機器作用環境無特殊要求，操作控制為 “傻瓜”式，用旋轉鈕調整到合適的劑量后，由上邊倒入種子，下邊接裝種子即可。適合農村基層使用和經營，且技術可靠、運行成本低，非常容易推廣。
等離子體種子處理技術不僅屬于農業高新技術，也屬于農業平臺技術。它必將成為農村種植業增產增收的重要科技手段，市場前景十分可觀。
1 試驗目的
玉米應用等離子體處理種子，是應用等離子體發生機器，按照一定的電流、電壓要求發生電子流處理玉米種子，從而來增強種子的活力。播種觀察記載種子出苗情況，幼苗長勢及整個生育期生長發育情況，包括其抗逆性等，并通過田間調查和采樣后室內考種綜合分析比較，來了解其促進玉米生長發育的作用如何，增產效果如何，為今后大面積推廣做好準備。
2 試驗處理
該試驗應用的品種：先玉335。
2.1 處理1：應用等離子體處理（兩遍）的種子。
2.2 處理2：對照（CK）。
3 試驗情況
試驗地點設在某鄉某村，落實農戶趙××，前茬“大豆。應用品種先玉335，種植面積5336m2。試驗設計采用大區對比法，其中，處理1種植面積4002m2。處理2（CK）種植面積1334m2。土質為崗地白漿土，采用機械精量點播，化學封閉除草，四葉期人工間苗定苗，九葉期畝追尿素13.8kg。生長季節趟地兩次，鏟地一次。
4 調查與分析
通過表1可以看出：處理1比處理2早出苗4d，早拔節2d，早抽雄3d，早成熟3d。
通過表2可以看出：處理1比處理2穗長長0.4cm，穗粗粗0.1cm，穗粒數多31粒，百粒重重0.6g，畝產高49.2kg，較處理2 （ck）增產8.3%。
通過表3可以看出：處理1比處理2主根系在出苗期長8cm，在抽雄期長4cm，在成熟期長7cm；須根數在出苗期多3條；節根數在抽雄期相等；莖粗在出苗期、成熟期均比ck粗0.2cm；株高在出苗期高11.6cm，在抽雄期高17cm。
5 結果分析
經過等離子體機應用等離子體處理的種子表現為生命活力增強，發芽率明顯提高；出苗整齊、苗期提前、根系發達；抗旱抗病能力增強；增加穗粒數、提高百粒重，畝增產8.3%；促進早熟、品質改善。增產增收效果明顯。
6 等離子體種子處理技術中應注意的問題
通過試驗總結，在使用等離子體種子處理機處理種子時應該注意以下幾方面問題：
一是注意處理的最佳時機，結果證明，種子在處理后的5-12天之間播種產量最高，提前或超過這個時間產量提高的幅度小，但是沒有害處。
二是注意處理次數和劑量，處理2-3次效果最佳，超過三次以上沒有不同效果，所以處理次數不用超達三次。
關鍵詞：低溫等離子體滅菌器 手術室 應用
【中圖分類號】R-1 【文獻標識碼】B 【文章編號】1671-8801（2013）10-0608-02
隨著醫學科學的不斷發展，越來越多的醫療器械選用不耐高溫的材質，如內鏡類，滅菌方法不能選用高溫高壓蒸汽滅菌法。低溫滅菌方法很多，近幾年也發生了變化，由傳統的化學消毒劑浸泡、熏蒸等方法發展到環氧乙烷、低溫等離子滅菌器等。我院于2008年7月為手術室購進了一臺牡丹江等離子體物理應用科技有限公司生產的凱斯普牌CASP-120型過氧化氫等離子體滅菌器，2008年8月啟用，通過檢測，各項指標均能達到滅菌標準，充分保證了滅菌物品的無菌質量和醫護人員的健康，現將方法介紹如下：
1 材料與方法
1.1 低溫等離子滅菌器需要的介質：①55%～60%過氧化氫：每鍋要求專用滅菌劑約9mg/L。②紙塑包裝袋：用于不長滅菌物品的包裝。③無紡布：用于常用器械的包裝。④化學指示卡和化學指示膠貼：用于包內和包外滅菌合格的檢測指標。⑤塑封機：利用高溫使紙塑包裝袋包裝完器械后封口。⑥真空泵：用于負壓下與過氧化氫的充分擴散。⑦功力源：用于特定條件下，將擴散進滅菌腔的過氧化氫擊發成等離子體。⑧滅菌腔：用于放置需滅菌的物品。⑨電腦操作系統：用于整個滅菌程序的監控與執行。
1.2 物品選擇：①可用于低溫等離子體滅菌的物品：麻醉用具、氣管插管、關節鏡、腹腔鏡、胸腔鏡、膀胱鏡、宮腔鏡、除顫器電極、各種導線、電刀、電鉆、電鋸、雙極電凝、光源導線、鏡頭、管腔類等。②禁用過氧化氫等離子體滅菌的物品：內徑400mm不銹鋼管狀器械；吸濕材料（木質器械、纖維、棉織物、紗布、油紗等），一次性器械（一次性防水織物、一次性手術衣等）液體或粉末；不完全干燥的物品；一端閉塞的內腔；海綿類。
2 滅菌方法
2.1 滅菌前物品準備：滅菌前應將物品徹底清洗潔凈，管腔用毛刷刷洗，能拆開的部分應拆開清洗。先用1∶270全效多酶洗劑浸泡2～5min，然后用超聲清洗機清洗，結束后用流動水、高壓水槍、高壓氣槍清洗并烘干，由敷料室護士核查后打包消毒。
2.2 物品的包裝：①不常用的物品與器械：用等離子體專用紙塑袋包裝，包內放置化學指示卡，滅菌后注明有效期6個月。②經常或近期要用的物品或器械：用雙層無紡布包裝，破損的無紡布要及時更換，包內放置化學指示卡，包口用化學指示膠貼封口，滅菌合格后注明有效期為3個月。③禁止裸消：為保證滅菌后的安全，禁止裸消。④包裝袋不能重復使用，不能進行第2次滅菌，避免失去屏障作用。⑤包裝完畢后記錄待滅菌物品名稱、數量、科室、滅菌時間、日期、操作者。
2.3 器械的擺放：器械擺放于滅菌室內，器械容器與包裝袋擺放時，不可與真空室內的金屬壁接觸，否則會影響等離子體的釋放與過氧化氫的霧化。滅菌包裝袋要平放在載物架上，透明面朝下，不可相互重疊擺放，以免影響過氧化氫等離子體的穿透。
2.4 滅菌模式：操作前先選擇滅菌模式：①加強模式（69min）應用于內徑≥1mm，長度1m管腔類器械的滅菌；③快速模式（41min）應用于不含管腔類、實芯類器械。
3 滅菌過程及效果監測
3.1 滅菌過程檢測：滅菌完成自動打印，打印信息內容將顯示整個滅菌過程。內容包括運行次數、日期、運行狀態、壓力值、滅菌劑、滅菌溫度、注液量、開始時間、結束時間、運行時長、滅菌全過程。保留打印記錄備檔，每鍋都要進行保留。
3.2 生物監測：每鍋做1次生物監測，用本公司生產的專用生物監測試劑送檢驗科，每月感染科進行不定期的抽檢。
3.3 化學監測：①化學指示卡：將等離子滅菌指示卡置入每個包裝內，檢測過氧化氫（滅菌劑）的穿透力，當過氧化氫充分擴散時，化學指示卡由灰色變為黃色。②化學指示膠帶：將等離子滅菌化學指示膠帶黏貼在無紡布材料的開口處，功能與指示卡相同，包內指示卡和包裝袋的塑面變色區均變色后物品才可使用，雙重監測進一步保證了物品滅菌的安全性。
4 討論
4.1 低溫等離子滅菌的原理：其原理是高濃度（60%）的過氧化氫注入滅菌腔內后，利用過氧化氫氣體彌散和其等離子階段釋放出的等離子，作用于微生物細胞，酵素及核酸，破壞其生命力而達到滅菌的目的。
4.2 特點：①過氧化氫低溫等離子滅菌技術具有高效性，其滅菌劑能夠滲透一些細小的夾縫裂隙，殺死位于管腔、有孔上的芽胞；②過氧化氫等離子低溫滅菌時間短，不影響連臺手術的等待時間，提高了器械的使用率和周轉率，可以減少貴重器械的購置，降低醫院成本；③過氧化氫等離子低溫滅菌對環境無污染，對操作人員無損傷，它只需要工作室和普通電壓，不需要蒸汽、水以及特殊的通風排水設施，滅菌后降解為水和氧氣，對患者、操作人員及環境更安全；④使用過氧化氫等離子低溫滅菌器滅菌內鏡對內鏡損耗小，因為其滅菌溫度45～50℃，對金屬表面作用溫和，器械無損傷，而且是終端滅菌，出鍋后馬上能使用。
4.3 注意事項：①對滅菌的器械應充分干燥，否則機器將會在抽真空步驟自動報警停機，如出現這種情況，應將滅菌器械重新干燥、包裝，并更換新指示卡。②更換過氧化氫滅菌劑時操作人員應戴手套保護皮膚，避免皮膚與過氧化氫接觸。③在器械水分過多、過氧化氫用完、機器溫度過低等情況時機器報警，并顯示報警原因及指導如何操作，應及時解除報警使機器正常運行。
高能輻射的種類
高能輻射又稱為高能射線或電離輻射，與物質作用后能夠產生激發和引起電離［1］。高能輻射的種類主要有以下幾種［1］：a）重荷電粒子，主要有質子、核、介子、超子、粒子及核裂變碎片；b）快速電子，帶有負電荷；c）高能光子，波長短于100A。的電磁波，其靜止質量為0；d）中子，其靜止質量與質子相似，不帶電，易與物質引起核反應，它的壽命較短。目前在輻射加工中所采用的射線主要有加速器所產生的快速電子，放射性核素產生的γ射線，X射線機所產生的X射線等［1］。高能輻射化學反應具有能量比較高，范圍為幾千電子伏特（keV）至幾百萬電子伏特（MeV）；輻射化學反應中的一個高能粒子可產生很多激發分子或離子，在作用過程中所生成的活性粒子種類很多；輻射化學反應中活性粒子集中于入射粒子的徑跡上，然后再進行擴散等優點［1］，因此能引起一些采用熱學或光化學法所難以達到的反應。高能輻射接枝技術就是利用高能射線對物質進行照射，使聚合物分子鏈產生自由基引發單體接枝，從而使接枝處理后物質的物理或者化學性質達到人們的要求。
高能輻射接枝技術的加工方法
高能輻射接枝技術在紡織品改性中常用的有共輻照和預輻照兩種加工方法。
共輻照法接枝。高能輻射的共輻照法接枝是將被加工物質和單體同時輻照，物質在射線作用下產生自由基，直接單體聚合，并與被加工物質反應得到接枝共聚物［4］。共輻照接枝主要采取兩種方法：一種是被加工物質在單體反應液中輻照引發接枝，另外一種是被加工物質浸軋單體后放入輻射場反應［5］。共輻照方法中自由基的利用率高，因而接枝所需的輻照劑量低，但共輻照時單體較容易形成均聚物，所以實驗中應設法減少均聚物的形成［4］。
預輻照法接枝。高能輻射的預輻照法接枝聚合是指先將被加工物質放入輻照場輻照一定時間后取出，再放進單體反應溶液中進行接枝共聚反應［5］。輻照時需要限氧或絕氧，目前也有空氣中進行高能輻射接枝的研究。預輻照法最大優點是單體不受射線照射，因而均聚物很少，但預輻照法接枝中能引發接枝反應的自由基所占的百分率低于共輻照法，因此接枝所需的輻照劑量要比共輻照法的大［4］。相對于共輻照發，預輻照法輻照接枝操作更簡單，接枝樣品的洗滌更為方便［5］。
紡織品接枝改性中常用的高能輻射接枝法
目前應用的高能輻射，按照輻射源可分為：放射性的天然物質如鐳、鈾等及鈷、銫”等放射性同位素與核反應堆產物等；用機械發生的如電子束、X射線、微波、紫外線等兩大類。紡織業上使用較多的是鈷、電子加速器、紫外線和低溫等離子體4種［6］。
γ射線接枝處理。γ射線是與光一樣的電磁波，但是能量比可見光要大得多。γ射線粒子相對能量高、穿透能力強，可深及纖維內部，可用于加工較厚的物體。相比于電子加速器，γ射線源的劑量均勻性要比加速器所產生的電子射線好得多。目前在工業加工中使用的射線源主要有Co－60和Cs－137。γ具有易于大量生產，價格較便宜，操作、使用與維護方便，并以金屬狀態存在，還有可根據使用需要制成不同形狀等優點。因此是目前輻射加工中使用得最多的γ輻射源［1］。Co－60能放射出高能量的γ射線，使纖維上產生自由基引發接枝反應。目前將γ射線接枝技術應用于紡織品接枝改性的研究有，周紹強研究采用了Co－60γ射線在有氧和無氧氛圍中預輻照真絲，引發真絲與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的接枝共聚反應，從而提高絲織品的抗菌能力［5］；胡盼盼等研究在氮氣環境中，真絲在單體（N，N一亞甲基雙丙烯酞胺）溶液中進行Co60—γ射線照射，處理后真絲顯示良好的抗皺性［7］。還有通過射線引發蠶絲均相溶液接枝丙烯腈，再將接枝液紡絲。這樣使廢絲得到充分的利用［8］。
電子束接枝處理。電子束輻照技術就是利用高壓電場加速的高能電子束照射物質，通過高能電子使物質產生激發態分子引發各種化學反應，從而改變或改善物質的性能。電子束的發射裝置是電子束輻照裝置又叫電子加速器電子。電子加速器分為：低能端（0．1～0．3MeV）電子簾加速器、中能端（0．3～5MeV）地那米加速器、高能端（3～10MeV）電子直線加速器3種。低中能加速器通常采用直流高壓，加速的是連續的電子束；高能加速器，也可能采用高頻高壓微波功率源，此時，加速的是脈沖電子束。加速器的功率很大，射線能量易于控制，但是電子束在被加工物質中的穿透能力很低，能量分布均勻性較差，因此常用于加工薄膜、薄壁或者物體的表面，如果加工較厚的物質則需要采用兩側照射使物質得到充分均勻的輻照［1］。對于疏水性纖維基材在親水性單體水溶液的接枝處理，采用膜封方式電子束接枝聚合法可取得較好的接枝效果。膜封方式電子束接枝聚合法以狹窄的膜間為反應槽，在兩高分子膜之間夾入單體溶液和基材，形成薄層單體水溶液，實驗中對膜進行電子束照射，利用電子束的滲透能力，使單體與基材整體均勻接枝。膜封方式電子束接枝聚合法的優點：單體溶液被強制性地附著于纖維基材，可提高反應的均勻性，解決了共輻照處理過程中基材上單體浸漬的不充分所造成的接枝不均勻的現象；單體溶液只供給纖維基材接枝必需量，解決了采用預輻照法時單體溶液呈現的粘稠狀態，容易產生大量的均聚物，使單體不能有效利用，產生浪費的現象；膜可抑制空氣中氧的進入，而不需使用氮氣保護，方便生產［9］。在紡織品的電子束接枝處理研究中，通過電子束接枝處理后可以改善紡織品的各種性能，如：親水性、抗靜電性、阻燃性等性能。劉偉，郝建鋼［10］利用地那米型電子加速器將單體甲基丙烯酸（MAA）、丙烯酸（AA）和丙烯酰胺（AAm）分別與滌綸織物進行共輻照接枝，接枝后樣品無熔滴現象，阻燃性能得到了改善，且織物的浸潤能力有所提高。劉今強等［11］采用簾式電子加速器對蠶絲和棉纖維進行2D樹脂及BTCA的預輻照和共輻照交聯試驗；提高了織物的抗皺性。并且用預輻照和共輻照方法對羊毛纖維進行甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）的接枝試驗，結果顯示羊毛的HEMA電子束輻照接枝是有效的，在優化的條件下，接枝率可以達到20％以上［12］。
等離子體接枝處理。等離子體是由高能粒子（電子，正負離子，中性粒子）和紫外線組成［13］。等離子體分為高溫等離子體（或者平衡等離子體）和低溫等離子體（或者非平衡等離子體）兩類。由于紡織品在高溫下易受損，所以，目前在紡織品領域中應用的等離子體主要是低溫等離子體［14］。等離子體接枝聚合（PGP）法，運用等離子體促使纖維表面大分子活化，生成自由基，大分子自由基引發接枝單體反應，使單體接枝到纖維表面，構成新表層。等離子體表面處理生成的自由基壽命比較長，在常溫空氣中，約有65％的自由基非常穩定，壽命在10d以上；隨著溫度的升高，自由基活性增大，不穩定的自由基容易重新結合，自由基強度迅速減少，當溫度從25℃升高到100℃，5min內自由基強度即減少20％～45％［13］。等離子處理常用的氣氛環境有氬氣（Ar）、氧氣、氮氣和空氣等，不同氣氛等離子體引發的接枝改性存在差異。如李淳和王曉研究了不同氣氛下大氣壓介質阻擋放電引發亞麻織物接枝丙烯酸的效果與差異，結果表明，空氣、氦氣等離子體引發產生的接枝物比氮氣引發產生的要均勻，其中空氣等離子體處理的效果最好［15］。低溫等離子體表面改性是一種以物理手段處理纖維，使纖維達到與化學處理一樣效果的方法［14］。低溫等離子體引發單體在織物表面發生的接枝聚合反應僅限于纖維、高分子材料的表面，其深度比其它滲透性輻射要小得多，強度則大得多。等離子體處理改變了纖維的表面特性，從而使纖維具有理想的應用效果，但是不破壞纖維自身的性質，這樣既可保持織物原有優點，又可賦予其新特性或消除某些缺點。同時等離子體表面改性是干態處理，清潔高效，操作簡單且易控制，節約用水，環境污染小［14］，具有廣闊的發展空間。目前紡織品接枝改性處理利用的低溫等離子體接枝技術主要有電暈放電、介質阻擋放電、微波放電和次輝光放電低溫等離子體處理。
電暈（corona）放電是指當氣體局部擊穿后絕緣破壞，其內阻降低，放電迅速越過自持電流區后便立即出現極間電壓減小的現象，并同時在電極周圍產生昏暗輝光［16］。電暈放電與火花放電、輝光放電、弧光放電在相應條件下可以相互轉化［17］。電暈放電處理的作用機理有氧化理論、降解理論、氫鍵理論、交聯理論、臭氧理論和駐極體理論等幾種說法［18］。電暈放電可以在大氣壓或更高的氣壓下工作［17］，被廣泛應用于高分子材料的表面改性。目前在紡織品接枝改性方面的研究有，郭玉海等［19－20］采用在引發劑參與下，電暈放電引發棉織物和滌綸織物表面接枝丙烯酸。電暈放電的能量比介質阻擋放電和大氣壓下輝光放電能量要小，并且放電形式為絲狀放電，能量不均勻導致織物表面接枝不均勻，但是處理時間短、速度快，可在線上進行；無廢液污染；操作很簡單。
介質阻擋放電（dielectricbarrierdischarge，DBD）又稱為介質阻擋電暈放電或無聲放電，是有絕緣介質插入放電空間的一種非平衡態氣體放電。介質阻擋放電能夠在高氣壓和很寬的頻率范圍內工作，通常工作氣壓為大氣壓，電源頻率為50～1MHz［17］。介質阻擋放電在常壓下能夠產生高能量的非平衡等離子體，能夠在低溫或者常溫條件下引發各種化學反應。在介質阻擋放電諸多形式的電極結構中，平板式電極結構被廣泛應用于工業中高分子和金屬薄膜及板材等材料的加工改性［17］。目前通過介質阻擋放電對紡織品進行接枝改性處理的研究很多，如祝侶等［21］利用介質阻擋放電發生器產生的低溫等離子體對面料進行接枝改性處理，在海藻酸纖維表面接枝丙烯酰胺，改善纖維的耐堿性。處理后纖維的耐堿性得到改善，吸濕性沒有顯著變化，并且大部分纖維的斷裂強度有所提高，實驗中得到最佳的工藝條件為：放電功率100W，放電時間4min，丙烯酰胺質量分數40％，接枝時間60min；宋路明等［22］通過介質阻擋放電引發亞麻接枝丙烯酰胺，提高亞麻的染色性能；李淳等［23］采用大氣壓介質阻擋放電將混合單體（苯乙烯和丙烯酸）接枝到亞麻織物上，提高了織物的染色性，同時實驗結果顯示混合接枝單體能夠抑制單體本身的均聚反應，提高單體的接枝率等。介質阻擋放電的不足之處是放電不穩定，難以對材料進行均勻處理，并且放電形式是成絲狀放電，控制不當易轉變成弧光放電［17］。
微波低溫等離子體是在2．45GHz的微波高頻率下放電而獲得的低溫等離子體，相對于常規射頻電場（13．56MHz）放電產生的等離子體，它具有電子密度高，能量大，更易于引發物理變化和化學反應的特點［24］。目前馬曉光等［25］在紡織品的微波等離子接枝處理方面進行了很多的研究，如利用Ar微波等離子體引發接枝聚合法，將2－丙烯酰胺－2－甲基丙磺酸（AMPS）接枝聚合到棉針織物上，使PAMPS凝膠與紡織品相結合，從而使織物的靜水壓具有隨環境濕度的變化而自動調節的智能性；張曉林等［26］研究了聚酯膜微波低溫等離子體接枝丙烯酸處理；還有通過微波低溫等離子處理在純棉針織物上接枝CF4，處理后織物的拒水效果顯著［27］；于丹琦等［28］在真絲上接枝新型磷系阻燃劑增加織物的阻燃性能，等等。
大氣壓次輝光放電是1968年加拿大渥太華北方電力公司RBartnikas的發現，他發現在短間隙的平行金屬板之間（或覆以介質）的氦氣（He）交流放電中，產生了脈沖或無脈沖的輝光放電，他將這種放電定義為“Pseudoglow”（次的、假的）放電［29］。大氣壓次輝光放電呈現均勻的霧狀放電，并且大氣壓次輝光放電所需能量密度較小，可在每半個周期內多次均勻放電、產生更多活性粒子、持續時間更長，可在大氣壓下進行操作等優點［29］。大氣壓次輝光放電技術己經成熟，并被應用于工業化的生產中如材料表面接枝、表面催化，物質的化學合成，以及各種粉、粒、片材料的表面改性和紡織品的表面處理等。上海市紡織科學研究院利用高壓脈沖電源，通過在極板與介質之間覆蓋金屬網，實現了空氣中次輝光放電，并已成功地應用于羊毛纖維的表面改性［29］。汪毅［30］采用常壓次輝放光等離子體對PE／PP非織造布進行預處理，然后與甲基丙烯酸接枝聚合改性。接枝處理后非織造面料的潤濕性能，染色性能和抗靜電性能都得到了提高。大氣壓次輝光放電均勻性好，處理紡織品和碳纖維等材料不會出現擊穿和燃燒現象，處理溫度接近室溫，而且效率高，成本低，適合紡織材料的表面改性處理，有很好的應用前景［29］。
紫外線接枝處理。紫外線（UV）是波長比可見光短，但比X射線長的電磁輻射。紫外光在電磁波譜中范圍波長為10～400nm。紫外光（UV）具有高能量、清潔環保、節水節能、常壓空氣中可以操作的特性，因此近年來引起了人們關注，被廣泛應用于材料的改性。紫外光引發紡織品的接枝改性是利用光引發劑先吸收紫外光的輻射能分裂成自由基，然后將自由基轉移給纖維素大分子得到纖維素大分子自由基，最后纖維素大分子自由基引發單體發生接枝聚合反應。楊啟鵬等［31］利用光引發劑（2，4，6－三甲基苯甲酰基－二苯基氧化膦）引發亞麻織物與丙烯酰胺發生接枝聚合反應。張富青和江學良［32］以甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）作為接枝單體，采用紫外輻照方法，對PBT無紡布血液濾進行表面改性。接枝后纖維表面變得粗糙，并且表面有顆粒狀附著物，明顯提高了PBT無妨布的吸濕性。還有利用紫外線對尼龍66織物進行阻燃處理，表面接枝丙烯酰胺，提高織物的阻燃性能［33］。蔣孝山采用紫外線引發接枝聚合的方法，將丙烯酸接枝到PVC纖維的表面；經表面改性后，改性纖維膜對陽離子艷紅染料的吸附性變好［34］。
摘要：
用激光濺射-分子束技術研究了氣相中銅等離子體與甲醇分子團簇的反應，實驗中觀察到了Cu+(CH3OH)n、Cu+(H2O)(CH3OH)n、H+(CH3OH)n等團簇離子。實驗表明產物離子主要是激光等離子體中的電子與甲醇團簇碰撞電離產生的。當激光能量不同時，離子產生的信號隨著激光能量增大而前移，在分子束的不同部位進行反應得到的產物離子強度也不同。
關鍵詞：
激光濺射；銅等離子體；甲醇團簇；飛行時間質譜
1引言
研究過渡金屬與有機分子在氣相中的相互作用，可以幫助人們認識金屬離子作為活化中心的催化行為，從而制造高活性的催化劑。團簇是幾個乃至上千個原子、分子或離子通過物理或化學結合力組成相對穩定的集合體，其物理和化學性質隨所包含的原子數目而變化。團簇的直徑一般在亞納米或納米量級，其性質既不同于單個原子分子，也不同于大塊固體，更不能用兩者性質作簡單線性外延和內插得到，是單個原子、分子到宏觀固體之間的過渡態。研究其合成及分解的原因極其重要。因此研究過渡金屬與團簇反應的理論與實驗研究日益引起人們的關注。過渡金屬銅在日常生產生活中是一種的重要的金屬材料，它的物理特性，聚集結構形式和聚集體的尺寸能夠影響其反應性能和選擇反應性。同時銅作為一種催化劑在甲醇團簇的分解和合成方面起著重要的作用[1-9]。在研究過程中發現，銅作為催化劑的活性組分，在反應中與其價電子有關，一般認為銅原子Cu0是主要的活性中心，Cu+比CuO具有更高的活性，而Cu2+則活性較差[10]。甲醇是一種重要的化工基礎原料，是許多碳氫化合物的合成、分解、氧化反應過程的中間體和前驅體。有關過渡金屬、團簇、甲醇及其相互反應的理論與實驗研究多見報道，因此，研究銅和甲醇的反應意義十分重要。付鵬、唐曉閂等通過激光濺射——分子束技術對Co+和甲醇團簇的反應進行了研究，并對Co+(CH3OH)n、Co+(H2O)(CH3OH)n、H+(CH3OH)n的形成機理進行了解釋[11]。羅曉琳、牛冬梅等利用激光濺射——分子束技術對銅離子和乙腈團簇的氣相反應進行了研究，并說明了Cu+(CH3CN)n是由銅離子和乙腈團簇直接作用而成，而H+(CH3CN)n主要是激光等離子體中的電子與乙腈團簇碰撞電離產生的[12]。但是，有關銅離子與甲醇團簇的反應研究并不多見，而研究它們的反應過程有助于理解其催化作用及反應過程的化學本質。本文是利用激光濺射——分子束方法，結合反射式飛行時間質譜，在低激光能量下對Cu+與甲醇團簇在氣相中的反應進行了研究。實驗中得到了Cu+(CH3OH)n、Cu+(H2O)(CH3OH)n、H+(CH3OH)n等團簇離子，并研究了產物離子隨分子束延時和激光能量的變化特點。
2實驗裝置
實驗裝置系自建平臺，如圖1所示，甲醇與氬氣載氣在樣品池中充分混合后，經脈沖閥噴出，形成超聲射流分子束。YAG激光（Surelitell-10型）泵浦的脈沖染料激光（Sirah，PRSC-D-30型）產生的連續可調諧激光，經透鏡聚焦在由步進電機帶動旋轉的金屬銅靶表面濺射產生等離子體，與隨后到來的超聲分子束反應并被載氣帶入時間飛行質譜的離子引出區，這時離子引出極加一脈沖電壓，將離子推入反射式飛行時間質譜儀的加速區加速后進入無場區飛行，隨后經一組離子反射透鏡反射，并被微通道板接收轉化為電壓信號，通過數字存儲示波器觀察到質譜信號，再由計算機進行采集和數據處理。脈沖閥的開啟寬度與染料激光束之間的延時由DG535四路脈沖發生器控制。實驗采用的燒蝕激光波長為355nm，激光能量可調。實驗中反應腔由抽速為1200L/s的渦輪分子泵進行抽空和抽速1500L/s的高真空油擴散泵。實驗時腔內工作壓力為5.0×10-5Pa，通入載氣后的真空達到2.0×10-3Pa。實驗中銅靶（德陽科創新材料有限公司）的純度達到99.5%，甲醇（上海永銘化工有限公司）分析純。主要儀器反射式飛行時間質譜儀委托中國科技大學設計完成。
3實驗結果與討論
3.1激光濺射銅靶與甲醇團簇反應結果
圖2是實驗得到的飛行時間質譜圖，它是由355nm激光濺射銅靶產生銅等離子體與甲醇團簇反應形成的。實驗中的產物有Cu+(CH3OH)n、Cu+(H2O)(CH3OH)n、H+(CH3OH)n等離子團簇，其中主要產物是Cu+(CH3OH)n。由于銅有兩種同位素的影響，實驗產物H+(CH3OH)n+2與Cu+65(CH3OH)n在質量數上完全重合。在n=3是團簇峰值最強，圖像未作放大處理。在實驗中，355激光通過透鏡聚焦濺射金屬銅靶，產生的銅等離子體中含有Cu+和電子，其與甲醇團簇的進一步反應形成了上述系列的團簇離子。締合物團簇Cu+(CH3OH)n是等離子體中具有一定能量的Cu+與甲醇團簇碰撞，然后再脫去一個或多個甲醇分子生成的Cu++(CH3OH)mCu+(CH3OH)n+(CH3OH)m-n（n<m-1）（1）實驗中觀察到的Cu+(H2O)(CH3OH)n團簇離子。我們認為它的產生形式是等離子體中的電子、熱原子或離子，與甲醇分子碰撞解離產生的水，經多體碰撞先生成(H2O)(CH3OH)n，然后Cu+再與之反應得到[13]。e+(CH3OH)n=CHO-+H2O(CH3OH)n-1（2）Cu++(CH3OH)n=Cu+(H2O)(CH3OH)n-2+CH3OCH3（3）我們在實驗中還觀察到H+(CH3OH)n團簇離子，它可能是等離子體中的電子與團簇碰撞，通過下面反應產生的[14-15]。e+(CH3OH)mH+(CH3OH)n+CH3O(CH3OH)m-n-1+2e（4）
3.2激光能量對產物的影響
圖3是我們固定激光延時，改變激光能量后得到的飛行時間質譜圖。從圖中可以看出隨著激光能量的變化，團簇的尺度也有較大的變化。例如在能量達到0.1mJ/pulses時，團簇離子的產物主要是Cu+(CH3OH)n（n=2～7），Cu+(CH3OH)5的信號最強。在能量增加到0.5mJ/pulses時，團簇離子的主要產物是Cu+(CH3OH)n（n=2～6），Cu+(CH3OH)4的信號最強。在能量達到1mJ/pulses時，團簇離子的主要產物是Cu+(CH3OH)n（n=1～6），Cu+(CH3OH)3信號最強。隨著入射激光的能量增加，會導致產生的銅等離子體中的電子和離子的動能增大，而反應產生的團簇離子不夠穩定會進一步分解，同時產生的團簇離子受到其它動能較大的電子、離子或原子的碰撞也會導致形成的團簇離子分解，因此實驗中觀察到隨著入射激光能量的增加，所得到的團簇離子的尺寸變小[11]。
3.3激光延時對產物離子的影響
圖4是固定激光能量，通過調節激光延時所得到的飛行時間質譜圖。在激光延時130μs時，團簇離子的產物主要是Cu+(CH3OH)n（n=1～4），Cu+(CH3OH)2信號最強；在激光延時170μs時，團簇離子的產物主要是Cu+(CH3OH)n（n=1～5），Cu+(CH3OH)4信號最強；在激光延時250μs時，團簇離子的產物主要是Cu+(CH3OH)n（n=2～7），Cu+(CH3OH)5信號最強。從圖中我們觀察到，整個團簇離子分布在激光延時的中段達到最強。一般而言，在分子束的形成過程中，中段的氣壓較大，利于團簇的形成，因此在中段產生的團簇離子峰值最強。
4結論
氣相中激光燒蝕銅等離子體與甲醇團簇反應可以有效產生金屬銅有機物團簇離子。依據實驗流程各產物的作用機制，我們認為Cu+(CH3OH)n是由激光濺射產生的銅離子與分子束甲醇團簇分子碰撞合成反應得到。Cu+(H2O)(CH3OH)n是等離子體中的電子與甲醇分子碰撞脫水，經多體碰撞生成(H2O)(CH3OH)n，然后再與銅離子反應締合形成的。H+(CH3OH)n產生是由甲醇團簇與電子碰撞脫去CH3O(CHOH)m形成的。產物離子隨外界條件的變化，尺寸也會發生相應的變化。當脈沖激光的能量增加時，大尺寸的團簇離子被解離為更小尺寸的離子，致使小尺寸的團簇離子信號明顯增強。由于形成的分子束各部位的氣壓不相同，在脈沖分子束的中段因氣壓較大，因而產物離子信號峰值最強。實驗表明可以通過調節激光能量和激光延時來獲得合適的團簇尺寸。
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關鍵詞：揮發性有機物；VOCs治理技術；低溫等離子體技術；光催化技術；膜分離技術
1 概述
隨著我國工業化的迅速推進，各種環境問題日益突出，其中揮發性有機物（Volatile Organic Compounds，簡稱VOCs）的污染得到廣泛關注。根據世界衛生組織等機構的定義，VOCs是指沸點在50℃-250℃的化合物，室溫下飽和蒸汽壓超過133.32Pa，在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中的一類有機物[1]。
VOCs排放來源廣泛，且對人體和環境的危害極大，它們通過呼吸道和皮膚進入人體后，能導致人體的肝、腎和神經中樞等形成暫時性和永久性的病變，有些會產生“三致”效應。VOCs污染已經引起人們的廣泛關注。因此，VOCs治理對于保護環境、國民健康和經濟可持續發展，都具有重要意義。
2 VOCs處理技術現狀及發展
目前，VOCs治理技術主要有兩類：第一類是預防性措施，以更換設備、改進工藝等為主。第二類是控制性措施，以末端治理為主。現階段末端控制技術是VOCs污染控制的重要手段，包括回收技術和銷毀技術。回收技術主要采用物理方法，包括吸收技術、吸附技術、冷凝技術、膜分離技術等。銷毀技術主要采用化學和生物的方法，包括熱力焚燒技術、催化燃燒技術、生物技術等、低溫等離子體技術、光催化技術[2]。吸附技術、熱力焚燒技術和催化燃燒技術是目前應用最廣泛的傳統治理技術。低溫等離子體技術、光催化技術和膜分離技術是近年發展的新技術，文章就這些新技術的研究現狀和發展加以介紹。
2.1 低溫等離子體技術
低溫等離子體技術是指在外加電場作用下，通過高壓脈沖放電在常溫下產生大量的高能電子、離子和自由基等活性粒子，進而與VOCs分子作用而電離、離解或激發VOCs分子發生一系列的復雜的等離子體物理和化學反應，使VOCs降解為CO2和H2O。目前，低溫等離子體技術按放電形式可分為電子束照射法、介質阻擋放電法和電暈放電法等技術[3]。各種放電形式獲得的高能電子的能量分布和能量密度差別很大。但由于低溫等離子體技術具有經濟和技術上的優勢，因此該技術也成為VOCs治理技術的研究熱點之一。目前，研究者利用低溫等離子體技術降解乙烯、庚烷、三苯等有機廢氣，均具有良好的脫除率。但低溫等離子體技術還存在不足之處：（1）臭氧問題，腐蝕設備，污染環境；（2）X射線輻射作用；（3）無選擇性，高能電子會降解N2和CO2，浪費資源；（4）設備要求高，投入成本高，運行功耗高且不穩定。因此，等溫等離子體治理VOCs基本還處于實驗室階段，工業運用相對很少。
2.2 光催化技術
近幾年，光催化技術成為VOCs治理的研究熱點。光催化技術是利用具有光催化活性的半導體催化劑與VOCs分子接觸，在光照條件下光催化劑產生電子空穴對，光致空穴具有很強的氧化性，能將其表面吸附的OH-和H2O分子氧化成OH?，利用OH?強氧化性將VOCs降解為CO2、H2O和無機小分子物質[4]。
光催化技術的核心是光催化劑。目前常用的光催化劑分為兩類，一類是TiO2基光催化劑，主要是指純TiO2和改性的TiO2[5]。另一類是非TiO2體系，比如ZnO、CdS和WO3等。其中TiO2基光催化劑運用最廣泛，其來源廣、化學穩定性和催化活性高，沒有毒性。光催化的研究內容涉及光催化劑的制備、光催化作用機理研究、光催化技術的工程化、光催化技術的各種應用研究和產品開發等等從基礎到應用研究等方面，并取得了大量的研究成果。但光催化技術仍存在許多問題需要解決，首先是光催化分解過程中，機理不明確，通常會產生有害中間產物，降解不完全可能會形成二次污染問題。其次是VOCs濃度較低時，光催化反應緩慢，效率較低。同時，催化劑本身存在量子效率低（不到4%）、固定困難、催化劑能否均勻負載、催化劑失活等問題，難運用于處理數量大、濃度高的工業廢氣。因此，目前光催化技術也是處于實驗室研究階段。
2.3 膜分離技術
膜分離技術治理VOCs與其他膜分離過程一樣，利用天然膜或人工合成膜的穿透、濾過或其他動力性質不同，將VOCs分子從混合廢氣中分離出來的技術[6]。
膜元件是膜分離技術的裝置中心。常用的膜元件包括平板膜、中空纖維膜和卷式膜。其中中空纖維膜和平板膜通常用于分離回收VOCs，但其分離回收效率受多種因素的制約。近幾年，隨著膜材料和膜分離技術的不斷發展，技術日趨成熟，現在常用的VOCs膜分離技術有：蒸汽滲透、氣體膜分離和膜接觸器等。
膜分離技術已經成功運用于許多領域。美國 MTR公司結合壓縮冷凝和膜分離兩種技術開發了一種新型的膜集成分離系統來組合實現分離VOCs。處理后達標的凈化氣排到大氣中；而滲透物流為富集有機物的蒸汽。膜分離技術具有流程簡單、能耗小、VOCs回收率高、無二次污染等特點，是一種新型高效分離技術，適用于較高濃度的VOCs分離與回收，一般要求體積分數在0.1%以上。而膜材料是該技術的關鍵。膜的材質分為有機膜和無機膜，其中無機膜材料的研究與制備是化工和材料科學熱點課題之一，包括Al2O3、TiO2膜等。目前無機膜分離技術工業化運用還需解決一些問題，比如膜材料的穩定性和膜反應器的密閉性等[7]。
3 結束語
通過上述VOCs的種類、排放來源、危害和VOCs常用控制技術基礎上，對低溫等離子體技術、光催化技術和膜分離技術的現狀和發展介紹得知，這三種新技術目前都取得了一定的試驗成果，有些逐漸由實驗室向工業化運用過渡。但是在各個行業VOCs種類、成分和性質等都有所差異，使用單一的VOCs治理技術難以達到高效率，還存在一些有待解決的問題，因而常將多種VOCs治理技術有機組合使用，比如吸附催化協同低溫等離子體、冷凝-吸附濃縮和吸附-焚燒技術等，這類組合處理技術具有較強的針對性和互補性，處理效果遠優于單一治理技術。因此，新治理技術和傳統技術有機結合形成的組合技術在治理大氣污染具有很高的經濟效益和良好的社會效益，具有著廣闊的應用前景。
參考文獻
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對位芳綸學名為聚對苯二甲酰對苯二胺，其產品統稱為1414芳綸，由于其優異的高強度、高模量、耐高溫等特性可作為增強材料用于航空航天、交通、土木和軍工應用等領域。對位芳綸纖維表面改性處理的研究國內外多有報道，依據其作用機理主要可分為物理改性、化學改性等方法。該文重點對芳綸纖維所具有的表面物理改性實施有效報道。
1 對位芳綸纖維表面物理改性
物理法主要借助高能射線、等離子體、紫外輻射以及超聲波等在纖維表面形成自由基反應活性中心，與其表面單體發生反應后引入極性基團，可提高纖維的侵潤性和粗糙度，從而提高芳綸與基體的粘結強度。
1.1 等離子體法
等離子體法在實際應用過程中，主要是借助冷等離子體空間含有相對較多的反應活性中心，其中高能量能夠對芳綸表面實施改性，進而形成相應的自由基活性中心，之后其實施裂解、氧化以及自由基轉移等反應，最終形成活性基團。該法在不同氣氛下能夠對芳綸纖維表面引入不同的極性基團，改善纖維的潤濕性，增大比表面積，以此來提高纖維復合材料的界面粘接性。1994年，臺灣Sheu等利用NH3、O2、H2O對Kevlar49進行等離子改性，目的在于提高與環氧樹脂之間的粘結性能。而J R Brown等采用NH3以及O2氣氛對芳綸實施等離子改性研究中結果顯示改性后的纖維材料在層間剪切強度以及彎曲強度方面已經有了相對明顯的提升。
Fang等借助空氣等離子體方法，讓芳綸纖維的表面快速形成了相應的含氧以及含氮基團；Su等通過氧等離子對芳綸纖維表面進行了相關處理，從而在一定程度上增加了纖維表面實際粗糙度以及含氧官能團數，增強了纖維和雙馬來酰胺樹脂間所具有的粘結性，界面剪切強度大約提升了40%。Caixia Jia等在常壓下采用空氣介質阻擋放電形成的等離子體處理芳綸纖維。Ren等發現濕度對Kevlar纖維的等離子處理效果產生影響，約5.5%的濕度環境下的等離子體處理，能夠在纖維表面獲得更高的N與O的含量。
1.2 超聲波輻射法
超聲波輻射法的應用可以在超聲作用下，使氣泡在破裂過程中產生非常巨大的能量，促使樹脂和纖維界面粘合力增強；而其中的空化作用使纖維表面的粗糙度加大，纖維的細纖維化程度增大。
超聲波對環氧樹脂和芳綸纖維的作用提高了纖維潤濕能力和界面粘結。研究發現：在30 mm振幅超聲波在線處理后，復合材料界面剪切強度增加23.6%。超聲針對膠液以及復合材料將會產生兩方面作用，具體來說：一方面作用于膠液，可以提升其活性，有效改善工藝加工過程中所具有的特性；借助超聲空化作用最大限度消除槽中大量多余氣泡，并對一些多余熱量進行處理，最終提高樹脂基體自身的強度；另一方面作用于浸膠濕纖維方面，能夠更好地除去氣泡，保證纖維表面進行均勻浸膠，進一步改善樹脂分布不均勻的現象，降低缺陷的實際程度。
Dong等采用設置有超聲換能器的新型超聲裝置對芳綸/環氧復合材料絲線進行超聲處理，其層間剪切強度最高可達52.9 MPa，比未處理時提高了10%。石鍵濱等研究顯示超聲技術能夠改善芳綸材料浸潤性，確保樹脂分布均勻，且實驗表明，振幅控制到40～50 mm之間的時候，剪切強度最大。此外，劉麗等的實驗結果顯示，改性芳綸纖維表面被刻蝕，極性官能團增加。
1.3 γ射線輻照法
利用高能物理γ射線輻照能夠引起表面分子鏈降解并產生活性基團，促進纖維自由基與接枝的單體發生反應。此法可在常溫常壓下進行反應且不需要催化劑。
γ射線輻射在實施纖維處理的過程中會產生兩種影響：第一種在于輻射自交聯，借助γ射線輻射具有的交聯特點，從而引發相應的光化學反應，確保皮層與芯層間自身交聯反應更好的發生，進而提升纖維橫向拉伸強度；第二種在于輻射接枝，在γ射線作用下，芳綸以及表面涂覆物將會出現相應的自由基反應，進而增強纖維表面所具有的極性基團數量，提高芳綸以及樹脂的粘附性，最終達到改善界面的效果。
2000年，邱軍等對Apmoc纖維進行500 kg γ射線輻射，發現處理后的復絲拉伸強度提高，并且γ射線處理后Apmoc纖維復合材料的拉伸斷口比較齊整，微纖劈裂現象減少。 這說明輻射使Apmoc纖維本身可以發生相應的輻射交聯反應，進而在微纖之間出現一定量的化學鍵，從根本上增加了分子之間的相互作用力。Zhang等分別在空氣和N2條件下，采用輻照劑量為500 kg γ的Co-60放射源對環氧樹脂/丙酮浸泡的armos纖維進行γ射線輻射處理，使芳綸/環氧樹脂的層間和界面剪切強度分別較原先提高了21.9%和60.2%。張宗強等針對在O2介質中輻照Kevlar-49 30 h進行了研究，三維編織芳綸增強尼龍（K31/PA）復合材料在彎曲強度上以及剪切強度上都得到了有效提升，然而卻降低了相應的沖擊強度。
1.4 紫外（UV）輻射法
利用紫外線輻照纖維也能增加芳綸表面的活性元素含量。張珊珊等在實驗中發現，隨處理時間的增加，纖維/環氧界面剪切強度先增大后減小，當處理時間達到8 min時，界面剪切強度提高了62.6%，達到最大值18.11 MPa。
Zimmermann等采用激光對芳綸纖維進行消融治療后，加大了纖維/樹脂界面剪切強度；2007年，東華大學Ding等報道了用納米TiO2包覆的芳纖維對紫外可見光的穩定性，證明了紫外可見光對芳綸纖維是有損傷的。
1.5 低溫超臨界改性
CO2等在固-液-氣相臨界的超低溫環境下具有非常活潑的性質，利用這一性質對芳綸表面進行低溫超臨界處理，將顯著改善纖維對大分子的浸潤性。Zhang等的研究發現將PTFE/Kevlar纖維低溫處理可以制備磨損性能更優的復合材料。究其原因在于低溫處理能夠確保纖維表面產生大量小顆粒物，并出現一定的條紋凹槽，這種情況下就會使其磨損性能得到大幅度提高。
關鍵詞：低溫等離子體；溶液協同；介質阻擋放電；尾氣處理技術
The research of the No-thermal plasma-solution Collaborative Technology
Guo wei-wei，Jiang guo-he
Abstract： This paper were discussed the principle and basic structure of the non-thermal plasma technology and solution synergy technology. I have designed the new type of gas treatment device after improved the non-thermal plasma technology， the non-thermal plasma of Dielectric Barrier Discharge with the solution synergy device. I have optimized the non-thermal plasma technology， added solution synergy device. Research shows， this device can purified effectively the engine exhaust particles， hydrocarbons and NOx， and has a properly prospect of application.
Key words： Non-thermal plasma； solution Collaborative Technology； dielectric barrier discharge； emission aftertreatment
1.前言：
大氣環境污染對人類健康及環境的影響日益嚴重，對內燃機排放的限制也日益嚴格，限制和治理柴油機尾氣污染已經成為十分緊迫的任務。當前單純依靠發動機機內凈化措施很難達到排放要求，還必須采用排氣后處理技術來輔助處理。目前，防治柴油機尾氣污染的后處理控制技術主要有：催化技術、微粒捕集器、再生技術、氮氧化物吸附催化還原、選擇性催化還原、低溫等離子體技術等。低溫等離子體（non-thermal plasma）技術用于處理柴油機排氣時，可同時減少NOX、PM和HC的排放，被認為是一種未來很有希望的后處理技術。低溫等離子體研究重點是氧化還原，但因在柴油機排氣中低溫等離子放電主要是氧化反應，單獨用低溫等離子體對NO2還原效果不夠理想，相反對PM減少有很好效果。將低溫等離子體和溶液協同裝置結合，低溫等離子體裝置增強了對NO2的處理，對柴油機排氣中NO2和PM有很好的凈化效果。本文分別從原理反應器、反應器等方面總結該技術處理柴油機尾氣的研究進展，并探討了低溫等離子體-溶液協同的機理。
2.低溫等離子體作用機理
2.1 介質阻擋放電的機制
介質阻擋放電是一種高氣壓下的非電平衡放電。當電極兩端加上交流電壓時，在半個周期內，可以認為是直流放電。在第一個電子雪崩通過放電間隙的過程中出現了相當數量的空間電荷，它們聚集在雪崩頭部。由于電子運動的速度快，電子集中在雪崩的球狀頭部，正離子滯后于電子而在雪崩的后部，這樣就產生了一個自感應電場（也稱為本征電場）疊加在外電場上，同時對電子產生影響。這個本征電場的分布是很不均勻的，是一個電子雪崩中的電荷分布。當氣體間隙上的外電場超過氣體的擊穿電壓是，氣體被擊穿。
2.2 介質阻擋放電的電場強度
當作用在電極上的電壓為V時，介質通量密度是均勻的，即
因為所以
假設兩電極之間間隙為Lg， 介質厚度為Ld，
則有
所以介質上和氣隙上的電場強度為
其中，氣體及電介質的介電常數分別為εg，εd， Ld為電介質層的厚度。
2.3 介質阻擋放電的理論模擬計算
根據放電擊穿機理，可以認為從陰極釋放的電子在外電場加速下電離了氣體分子和啟動了電子雪崩，從而造成氣體的擊穿。
放電中有關電子和離子性能的方程為電子和離子的連續性方程和決定電場強度的泊松方程。
數值計算時所用的假設：
1. 沒有電子，離子的擴散，復合過程忽略不計。
2. 沒有離子的遷移。
3. 電子的遷移率與電場無關，為常數。
于是有下列方程：
電子連續性方程
離子連續性方程
泊松方程
式中α—有效電離系數
ne—電子濃度
ni+，ni-—正負離子濃度
μ—電子遷移率
—電場強度
2.4 DBD等離子體中的基本化學過程
當激勵電場施加到DBD氣體介質上時，氣體就會發生電離，從一些氣體原子或分子中分離出一個或多個電子，從而氣體中包含了電子、離子及中性原子或分子。電子、離子就是帶電粒子。等離子體中產生的帶電粒子與排氣中廢氣的主要反應：
PM的氧化反應：
NO的氧化反應：
HC的氧化反應：
CO的氧化反應：
3.化學吸收聯合生物還原法處理NOx
化學吸收聯合生物還原法處理煙氣中NOX方法的提出彌補了絡合吸收技術在再生及直接生物處理法在處理效率上的缺陷，該方法在中溫條件下（約50℃），使用亞鐵絡合劑（Fe（II）L，L為絡合劑）絡合煙氣中NO，利用微生物的還原作用將絡合態NO還原為無害的N2，同時將被煙氣中氧氣氧化而生成的Fe（III）離子還原為Fe（II）離子，實現絡合吸收劑Fe（II）L的循環利用。Fe（II）EDTA類吸收劑因其具有吸收速率快，吸收容量大等特點而被普遍選用。
3.1 亞鐵絡合劑脫除NO機理
絡合吸收法有三個主要過程—NO絡合吸收過程、絡合吸收劑的氧化過程和絡合吸收劑的再生過程。不同絡合吸收劑由于其與Fe（II）結合的絡合物不同，因而脫除NO過程中的反應機理也有所不同。目前研究的絡合吸收劑大致可以歸納為兩類：一類是EDTA、NTA和Cit等氨基羧酸類絡合物，以Fe（IID）L表示：一類為含巰基（-SH）化合物如半胱氨酸（CySH）等亞鐵絡合物，以Fe（II）（RS）2表示。
一般認為，在Fe（II）離子周圍的配位點上總是絡合了一個很容易發生變化的水分子，而不論絡合物占據了5個或者6個配位點，也正是因為這個不穩定水分子的存在所導致的Fe（II ）L/ Fe（II）（RS）2絡合物動力學上的不穩定效應，才使得它們能夠非常快速的結合NO。通過對其化學計量比的研究，發現Fe（II）L或Fe（II）（RS）2吸收NO時形成的絡合物主要為Fe（II）L—NO或Fe（II）（RS）2—NO：
3.2 生物還原機理
用生物方法來再生已絡合了NO的亞鐵絡合劑，將NO還原為無害的N2，同時將被煙氣中的氧氣氧化而生成的Fe（III）還原為Fe（II），實現亞鐵絡合吸收劑的再生，從而達到連續脫除NO的目的。其過程可以用以下方程式來表達：
3.3 NO2的吸收機理
利用NO2易溶于水的性質，直接以水為吸收劑，生成硝酸和亞硝酸：
亞硝酸不穩定，容易分解，洗出NO，得到稀硝酸溶液：
總反應式：
生成的NO在通過化學吸收，轉化為無害的N2。
4.結語
低溫等離子體技術與溶液協同技術相結合，能夠提高NOX的吸收轉化效率、減少排氣中的PM、減少副產物的產生，并能降低能耗。因此，低溫等離子體-溶液協同技術在治理柴油機尾氣排放對環境污染有著廣闊的應用前景。但是，目前該技術尚未成熟，許多方面還有待進一步的研究和改進，其應用也有待進一步推廣。今后還需從以下幾個方面繼續深入研究：
（1）低溫等離子體-溶液協同脫除NOX以降解率高、容量大、能耗低以及無二次污染為技術評價指標。
（2）優化等離子體催化反應器結構，研究電源電路特征、放電形式等與反應器的結合方式，確保系統長時間運行過程中NOX脫除效率的高效性和穩定性。
（3）絡合劑的種類、生物還原方法及制備條件等對有柴油機廢棄處理有很大影響，需要進一步研制協同作用效果更優、再生更好的絡合劑，探索能同時去除NOX的高效生物還原方法。
（4）定性和定量分析等離子體-溶液協同反應過程中的中間產物和最終產物，深入研究等離子體-溶液協同去除NOX的作用機理。
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作者簡介：
