CN104584728B - 冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备，包括上料桶、下料桶以及连接上料桶与下料桶的真空腔体，真空腔体上设有抽气口，抽气口连接有机械泵，真空腔体内设置有放电处理装置、传送装置，放电处理装置包括平行设置的两个极板、与两个极板相连接的放电处理射频电源，两个极板之间的间距为30‑40mm，真空腔体内还设置有预电离装置，预电离装置包括电极、与电极相连接的预电离射频电源，真空腔体与地相连接。本发明在真空腔体内设有预电离装置，使得工作电源能在瞬间起辉，实现加工所需时间的精确控制；采用电离除尘，使得工作空间更加洁净；在保证成熟工艺参数的条件下，能够实现种子颗粒大于15 mm的中、大颗粒种子的大规模处理。

Description

冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备

技术领域

本发明涉及一种生物种子处理装置，具体涉及一种冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备。

背景技术

冷等离子体种子处理技术是国际上近来发展的农业增产新技术。运用冷等离子体辉光放电技术产生的电子、离子、激发态的分子、原子、自由基等活性粒子以及紫外光、X射线对农作物种子内能的激活作用，使作物发芽率提高，抗旱、抗病、生长旺盛，从而达到提高产量、改善产品品质的目的。冷等离子体与生物分子的耦合作用，使生物大分子产生能量的跃迁即由基态跃迁到激发态这一物理生物现象。

但开展冷等离子种子处理技术的研究，最关键的是需要有冷等离子体处理设备等实验条件。目前冷等离子体种子处理设备只能加工小颗粒的种子，例如：水稻种子、小麦种子等等，无法对花生以上的较大颗粒种子进行改性处理，特别是苗木（如美国红栎）和中药材等中、大颗粒种子。增大放电极板之间的距离是冷等离子体处理中、大颗粒种子唯一可行的方法，但是这就降低了冷等离子体的光子密度。在低真空状态下辉光放电中的真空紫外区（VUV≤1800 A）的辐射对种子的改性起到决定性的作用，所以必需保持一定的光子密度，就必须降低工作的真空度，例如在已有的冷等离子体种子处理设备两极板的间距是7 mm时，工作真空度是135 Pa，当两极板间距增加时，那么工作真空度就应相应增加，随之带来的起辉十分困难，影响到设备的正常运行，而且种子的加工工艺所需的时间很短（≤18秒），若单纯的增加放电极板之间的距离无法准确的控制加工时间。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种能激活中、大颗粒种子生物大分子的能量，使种子发芽率提高、品质改善，而且处理效率提高的冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备，包括上料桶、下料桶以及连接所述上料桶与所述下料桶的真空腔体，所述真空腔体上设有抽气口，所述抽气口连接有机械泵，所述真空腔体内设置有放电处理装置、传送装置，所述放电处理装置包括平行设置的两个极板、与两个所述极板相连接的放电处理射频电源，两个所述极板之间的间距为30-40mm，所述真空腔体内还设置有预电离装置，所述预电离装置包括电极、与所述电极相连接的预电离射频电源，所述真空腔体与地相连接。

本发明一个较佳实施例中，冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备进一步包括所述电极与所述真空腔体的距离为10mm。

本发明一个较佳实施例中，冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备进一步包括所述真空腔体的纵截面呈圆形，所述电极为与所述真空腔体同心的弧形电极。

本发明一个较佳实施例中，冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备进一步包括所述传送装置包括绝缘支架、主动辊、从动辊和传送带，所述主动辊和从动辊分别设于所述绝缘支架的两端，所述传送带置于所述主动辊与从动辊之上。

本发明一个较佳实施例中，冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备进一步包括所述传送带从位于下方的所述极板表面穿过。

本发明一个较佳实施例中，冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备进一步包括所述绝缘支架的一端固定有压辊，所述压辊将所述传送带压紧在所述主动辊上。

本发明一个较佳实施例中，冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备进一步包括两个所述极板均有悬浮金属外壳进行屏蔽，并填充绝缘材料。

本发明一个较佳实施例中，冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备进一步包括所述放电处理射频电源为双输出供电装置，所述双输出供电装置包括射频电源和变压器，所述变压器仅原边接地、副边输出后与负载的两个所述极板相连接。

本发明一个较佳实施例中，冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备进一步包括所述真空腔体的工作气压为250 Pa。

本发明一个较佳实施例中，冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备进一步包括所述上料桶与所述真空腔体之间连接有上料高真空蝶阀，所述下料桶与所述真空腔体之间连接有下料高真空蝶阀。

本发明具有以下有益效果：

（1）在真空腔体内设有预电离装置，该预电离装置基于容性靶地放电，在处理设备没有工作时，真空腔体内就有冷等离子体存在，使得工作电源能在瞬间起辉，实现加工所需时间的精确控制；

（2）通过增加处理极板间距以及提高工作气压的情况下，保证冷等离子体放电区的VUV 光子密度，实现对种子处理的最大活性效率；

（3）该预电离装置抽真空时能将有机微粒灰化，使得工作空间更加洁净，保证了工作空间的洁净度，从而提高处理的效率；

（4）在保证成熟工艺参数的条件下，能够处理种子颗粒大于15 mm的中、大颗粒种子，且处理能力强，工作效率高；

（5）预电离射频电源采取靶地接法，放电处理射频电源采用位移电流，两者互不干扰，整个过程操作简单，重复性好，可以现实中、大颗粒种子的大规模处理。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的优选实施例的结构示意图；

图2为本发明的优选实施例的预电离装置的内部左视图；

图3为本发明的优选实施例的预电离装置的内部主视图；

图4为本发明的优选实施例的放电处理装置的结构示意图；

图5为本发明的优选实施例的放电处理射频电源与两个极板连接的电路示意图；

图6为采用本发明的冷等离子体改性处理设备处理美国红栎的发芽图；

图7为采用现有冷等离子体处理设备处理美国红栎的发芽图。

图中：2、上料桶，4、下料桶，6、真空腔体，8、抽气口，10、机械泵，12、极板，14、电极，16、绝缘支架，18、主动辊，20、传送带，22、压辊，24、悬浮金属外壳，26、绝缘材料，28、电极接头，30、同轴缆线，32、射频电源，34、变压器，36、上料真空蝶阀，38、下料真空蝶阀，40、进气截止阀，42、放气阀，44、手动放气阀。

具体实施方式

现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-图4所示，一种冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备，包括上料桶2、下料桶4以及连接上料桶2与下料桶4的真空腔体6，真空腔体6上设有抽气口8，抽气口8连接有机械泵10，真空腔体6内设置有放电处理装置、传送装置，放电处理装置包括平行设置的两个极板12、与两个极板12相连接的放电处理射频电源，两个极板12之间的间距为30-40mm，真空腔体6内还设置有预电离装置，预电离装置包括电极14、与电极14相连接的预电离射频电源，预电离射频电源为单输出电极，真空腔体6与地相连接。

本发明优选电极14与真空腔体6的距离d为10mm。优选真空腔体6的纵截面呈圆形，电极14为与真空腔体6同心的弧形电极。

本发明优选传送装置包括绝缘支架16、主动辊18、从动辊（图中未示出）和传送带20，主动辊18和从动辊分别设于绝缘支架16的两端，传送带20置于主动辊18与从动辊之上。从动辊设有张紧装置（图中未示出）。传送带20从放电处理装置内部穿过，为了便于中、大颗粒种子通过两个极板12之间，本发明优选传送带20从位于下方的极板12表面穿过。为了确保传送带20的稳定运行，本发明优选绝缘支架16的一端固定有压辊22，压辊22将传送带20压紧在主动辊18上。主动辊18、从动辊和压辊22的轴芯均为不锈钢材料，外敷绝缘橡胶。本发明优选两个极板12和电极14均设于绝缘支架16上，绝缘支架16位于抽气口8的正上方。

两个极板12均有悬浮金属外壳24进行屏蔽，并填充绝缘材料26。每个极板12上设有电极接头28通过同轴缆线30与放电处理射频电源相连接。如图5所示，本发明优选放电处理射频电源为双输出供电装置，双输出供电装置包括射频电源32和变压器34，变压器34仅原边接地、副边输出后与负载的两个极板12相连接。

本发明优选传送带20为天然高分子材料，天然高分子材料为棉、麻、亚麻或丝类制品。

本发明优选上料桶2与真空腔体6之间连接有上料高真空蝶阀36，下料桶4与真空腔体6之间连接有下料高真空蝶阀38。

本发明优选真空腔体6的工作气压为250 Pa。真空腔体6上设有进气截止阀40、放气阀42，进气截止阀40用于通入放电气体，放电气体为空气、氩气、氧气、氦气和氮气中的一种或者任意几种气体的混合。

优选放电处理射频电源和预电离射频电源的频率均为13.56MHz。

本发明在使用时，打开上料桶2，将被处理的种子放入上料桶2内，此时上料高真空蝶阀36处于关闭状态，下料高真空蝶阀38处于开启状态，盖上上料桶2，打开机械泵10从真空腔体6的抽气口8处抽气，当气压值为指定值时，待所设置电离真空值稳定，然后打开预电离射频电源，顺时针调节所设置的功率，功率设定为200 W，电离开始，电极14产生等离子体，打开射频电源32，顺时针调节所设置的功率，上下两个极板12之间产生辉光放电区，慢慢打开上料桶2的上料高真空碟阀36，种子下落至传送带20上，处理开始，开启主动辊18，调定工艺改性时间，种子由传送带20带动通过辉光放电区然后落入下料桶4内，完成一次处理过程。待种子处理完，关闭预电离射频电源和放电处理射频电源，顺时针关闭进气截止阀40，停止主动辊18，关闭下料桶4的下料高真空蝶阀38，关闭机械泵10，打开放气阀42往真空腔体6充满大气，最后打开下料桶4的手动放气阀44，然后逆时针旋开下料桶4密封盖取出被处理种子，关闭手动放气阀44。

对经过本发明的冷等离子体改性处理设备处理后的美国红栎作培养实验，结果如图6所示，图7为采用现有冷等离子体处理设备处理美国红栎的发芽图。经过本发明的冷等离子体改性处理设备处理后的红栎发芽更早、更多，说明其促进了种子的发芽。

以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (10)

1.一种冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备，包括上料桶、下料桶以及连接所述上料桶与所述下料桶的真空腔体，所述真空腔体上设有抽气口，所述抽气口连接有机械泵，所述真空腔体内设置有放电处理装置、传送装置，所述放电处理装置包括平行设置的两个极板、与两个所述极板相连接的放电处理射频电源，其特征在于：两个所述极板之间的间距为30-40mm，所述真空腔体内还设置有预电离装置，所述预电离装置包括电极、与所述电极相连接的预电离射频电源，所述真空腔体与地相连接。

2.根据权利要求1所述的冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备，其特征在于：所述电极与所述真空腔体的距离为10mm。

3.根据权利要求1或2所述的冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备，其特征在于：所述真空腔体的纵截面呈圆形，所述电极为与所述真空腔体同心的弧形电极。

4.根据权利要求1所述的冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备，其特征在于：所述传送装置包括绝缘支架、主动辊、从动辊和传送带，所述主动辊和从动辊分别设于所述绝缘支架的两端，所述传送带置于所述主动辊与从动辊之上。

5.根据权利要求4所述的冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备，其特征在于：所述传送带从位于下方的所述极板表面穿过。

6.根据权利要求4所述的冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备，其特征在于：所述绝缘支架的一端固定有压辊，所述压辊将所述传送带压紧在所述主动辊上。

7.根据权利要求1所述的冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备，其特征在于：两个所述极板均有悬浮金属外壳进行屏蔽，并填充绝缘材料。

8.根据权利要求1所述的冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备，其特征在于：所述放电处理射频电源为双输出供电装置，所述双输出供电装置包括射频电源和变压器，所述变压器仅原边接地、副边输出后与负载的两个所述极板相连接。

9.根据权利要求1所述的冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备，其特征在于：所述真空腔体的工作气压为250 Pa。

10.根据权利要求1所述的冷等离子体对中、大颗粒种子改性处理设备，其特征在于：所述上料桶与所述真空腔体之间连接有上料高真空蝶阀，所述下料桶与所述真空腔体之间连接有下料高真空蝶阀。