大气压等离子体射流活性粒子激光诊断与调控策略研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tina_19830101
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
大气压等离子体射流(Atmospheric pressure plasma jet,APPJ)能在开放空间中产生低温等离子体,在生物医学等领域具有极大的优势。APPJ的主要功效成分为放电产生的各种活性粒子(包括带电粒子和活性氮氧化物),且已发表较多关于活性粒子分布及影响因素的研究。但APPJ在应用中需与被处理物接触,而处理表面的材质、湿度等特性都会对等离子体产生反馈影响。此外传统的APPJ调控方式仅仅是基于某单一调节参数,而对于不同的工作条件,这种固定的调节策略具有很大的局限性。针对这些问题,本文针对APPJ处理不同基底表面的应用,利用激光诊断技术对APPJ放电中产生的4种关键活性粒子进行了系统全面的检测,研究了处理表面的材质和湿度对APPJ的反馈影响,探究了不同参数之间的协同作用效果,并基于机器学习理论提出了对活性粒子进行直接调控的策略。主要内容概括如下:1)提出了一种新的大气压汤姆逊散射诊断系统,实现了对APPJ电子密度和电子温度的时空分布测量。结果表明电子密度的时间演变与射流电流和自发辐射强度的时间演变具有高度一致性。电子密度呈现环形分布,其环形结构半径会随着气体流量的提高而增大。当混合的N2或O2含量超过0.4%时,电子密度会急剧下降。脉冲宽度对电子密度的影响不大,频率的提高会使电子密度先减小后增大,电压的提高则会使电子密度线性增大,并使其达到峰值的时间提前。2)基于快速成像技术和激光诱导荧光法,对处理不同材质和湿度表面时APPJ的动力学过程及其产生的OH自由基进行时空分辨诊断。结果表明表面材质的导电性越高,APPJ的放电也越强,进而产生更多的OH。发现APPJ处理皮肤时呈现出介于玻璃板和蒸馏水之间的放电特性,皮肤湿度的增大会提高紧靠表面区域的OH产量。此外发现在处理不同表面时,获得最大OH密度预混的H2O含量几乎一致。3)基于双光子吸收激光诱导荧光法,梳理了多维参数对APPJ中O原子的调节作用以及相应的作用机制。结果表明处理导电性更高的材料时,APPJ能产生更多的O原子,而皮肤表面的水分则会抑制O原子的产生。发现当表面距离增大时,产生O原子的最佳流量值也会增加。气体流量增加时,最佳O2含量也会随之略微增大。通过相关性分析发现O2含量和电压幅值对O原子密度的影响作用最大。4)基于激光诱导荧光法,发现了多维参数对APPJ中NO分子的协同调节作用。结果表明提高表面距离在降低NO峰值密度的同时,还会增大峰值密度对应的流量值,以及减小峰值对应的O2含量值和H2O含量值,并且会使电压幅值的调节作用从饱和增长向指数增长转变;提高流量会使混合O2和H2O的促进作用更加显著。通过相关性分析发现表面距离和气体流量对NO分子密度的影响作用最大。5)基于机器学习理论和大量的活性粒子诊断数据,利用多层神经网络实现了拟合效果优良的粒子密度预测模型,能够根据输入调节参数对活性粒子密度进行预测。基于强化学习算法实现了粒子密度控制器,能够针对设定的密度值输出合适的动作参数。当表面距离产生扰动时,控制器能够做出及时的响应。
其他文献
创伤是全球45岁以下人群死亡的主要原因。虽然多发性创伤只占创伤的10%,但是由于其需要多学科综合治疗和较长的住院时间和康复期,给个人和社会带来了巨大经济负担。胸部创伤是继腹部外伤和头部外伤之后多发性创伤患者的三大常见死因之一。约三分之一的创伤相关死亡归因于胸部创伤及其并发症。尽管由于院前救治和复苏策略的改善,多发伤患者的总体死亡率显著下降,但是创伤后继发脓毒症的发生率在过去十年中没有变化。脓毒症是
学位
1.EGFR突变合并MET异常激活的吉非替尼耐药的NSCLC细胞株的建立背景:具有表皮生长因子受体(Epidermal growth factor receptor,EGFR)敏感突变的非小细胞肺癌(Non-small-cell lung cancer,NSCLC)患者应用EGFR酪氨酸激酶抑制剂(Tyrosine kinase inhibitors,TKIs)的治疗效果显著,而在治疗期间难以避免
学位
背景:先天性无痛无汗症(CIPA)是一种罕见的常染色体隐性遗传病,其发病率约为1/125000000,在中国仅有60例。该病的主要临床特征包括对伤害性刺激不敏感、无汗、不同程度发育迟缓、反复高热、伴或不伴反复骨折、髋关节脱位和关节损伤,以及免疫力降低等。CIPA中存在多种病理变化,包括交感神经元缺失、感觉神经元无髓鞘纤维缺失、感觉神经元小直径有髓鞘纤维缺失、部分脑神经元缺失、骨密度降低和去甲肾上腺
学位
研究背景:干燥综合征(Sj?gren’s syndrome,SS)是一种主要累及外分泌腺的自身免疫性疾病,除了眼干,口干外,还常出现腺体外器官(肺、肾、肌肉骨骼及中枢神经系统)的受累。目前对于SS的治疗十分有限,主要是采用替代治疗(人工泪液和人工唾液)和免疫调节治疗(糖皮质激素和免疫抑制剂)。IL-33作为一种损伤相关分子模式(damage associated molecular pattern
学位
第一部分:肝癌血管侵犯相关的lncRNAs调控网络和预后模型的构建目的:了解导致肝癌血管侵犯的危险因素对于评估患者复发风险和生存至关重要。本研究的目的是构建一个肝癌血管侵犯相关的lncRNA调控网络和预后模型。方法:本研究通过对癌症基因组图谱(TCGA)中具有血管侵犯信息的HCC患者的转录组测序数据进行差异分析,得到HCC血管侵犯相关差异基因。然后,应用加权相关网络分析的方法来筛选与HCC血管侵犯
学位
集成式工艺规划与车间调度(Integrated Process Planning and Scheduling,IPPS)能够充分发挥工艺规划与车间调度的互补性,提高制造系统整体的运行效率与质量,具有重要的学术价值与工程意义。本文致力于IPPS问题的建模与优化方法研究,系统研究了工艺规划的数学模型以及IPPS问题的数学模型、集成式编码、多模型协同优化(Multi-MILP Model Collab
学位
报纸
人工量子晶格是量子模拟的基础,近二十年来受到了物理学各领域的广泛关注。其主要原因在于人们可以在人工量子晶格里面模拟一些复杂新奇的量子态。利用原子操纵技术,通过金属表面吸附分子的方式构建的人工电子晶格是一类新的人工量子晶格。相对于其它人工量子晶格系统而言,该系统有很多优势。那么一个重要的问题是能否利用这一系统来实现更为有趣的复杂量子晶格。本文主要围绕这一重要问题,从理论上系统地研究了基于Cu/CO系
学位
在全球化背景下,英语教师应立足英语变体多元化语境培养学生的跨文化商务交际能力,以达到发展学生英语综合能力的效果。本文首先分析跨文化商务交际能力培养现状,然后基于英语变体多元化语境的特征,进一步探究英语变体多元化语境下的跨文化商务交际能力培养策略,为高校跨文化商务教学效果的提升提供参考。
期刊
背景及目的:肿瘤转移是结肠癌的防治难点,亦是导致患者死亡的主要原因。阐明结肠癌转移的分子机制是靶向开发防治策略的前提,具有重要的理论和临床意义。本课题组前期发现结肠癌转移灶中CEMIP(cell migration-inducing protein)蛋白可促进结肠癌转移,但其分子机制尚不明确。谷氨酰胺代谢重编程是恶性肿瘤的固有特征,与肿瘤转移存在广泛而复杂的联系。本研究拟探讨CEMIP是否通过重编
学位