CN105199133B - 一种大培养皿常压低温等离子体处理装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大培养皿常压低温等离子体处理装置，包括柜体，还包括设置于柜体内部的低温等离子电源、电路配电柜、步进电机、低温等离子体上电极和下电极、设置触摸屏、低温等离子体电极基台和冷却风扇，还包括设置于柜体后部的集风金属罩，所述集风金属罩内设置有金属管、排气管和风机。本发明还公开了所述处理装置的操作方法。本发明操作简便、可控性强、处理成本低；可根据处理试件的幅面尺寸及处理效果要求，灵活调整装置尺寸及处理工艺，且在常压空气中处理，处理成本低廉、效率高。

Description

一种大培养皿常压低温等离子体处理装置及其操作方法

技术领域

本发明公开了一种大培养皿常压低温等离子体处理装置及其操作方法，涉及等离子体实验设备技术领域。

背景技术

等离子体是一种高能量的物质聚集态，其中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子、光子和自由基等活性粒子。利用等离子体对材料进行处理可引起材料表面的物理变化（如刻蚀、解吸、溅射、注入、激发和电离等）和化学变化（如氧化、分解、交联、聚合和接枝等），以达到改变材料表面特性（包括亲水性、疏水性、粘合性、阻燃性、防腐性、防静电性以及生物适应性）的目的。低温等离子体的电子能量一般约为几个到几十个电子伏特，高于聚合物中常见的化学键能。因此，等离子体可以有足够的能量引起聚合物内的各种化学键发生断裂或重组。表现在大分子的降解，材料表面和外来气体、单体在等离子体作用下发生反应。近年来，等离子体表面改性技术在医用材料改性上的应用已成为等离子体技术的一个研究热点。低温等离子处理分为等离子体聚合和等离子体表面处理。等离子体聚合是利用放电把有机类气态单体等离子化，使其产生各类活性物质，由这些活性物质之间或活性物质与单体之问进行加成反应形成聚合膜。而等离子体表面处理是利用非聚合性无机气体(Ar2、N2、H2、O2等)的等离子体进行表面反应，通过表面反应在表面引入特定官能团，产生表面侵蚀，形成交联结构层或生成表面自由基，在经等离子体活化而成的表面自由基位置，能进一步反应产生特定官能团，如氢过氧化物。较为普遍的是在高分子材料表面导人含氧官能团。如-OH、-OOH等。还有人在材料表面引入了胺基。在材料表面生成自由基或引入官能团后，就可与其他高分子单体反应进行接枝(即材料表面形成的自由基或官能团引发单体分子与之发生作用)或聚合，或直接在材料表面固定生物活性分子。在低温等离子中由于存在离子和自由电子、自由基，其提供了常规化学反应器中所没有的化学反应条件，既能使原气体中的分子分解，又可以使许多有机物单体产生聚合反应。

合成高分子材料无法完全满足作为生物医用材料所需要的生物相容性和高度的生物功能要求。为解决这些问题，采用低温等离子体表面改性技术以其特有的优点在生物医用材料中已经被广泛的应用。通过等离子体处理后，能够在高分子材料表面固定生物活性分子，达到作为生物医用材料的目的。

现有技术中，在常压空气中很难获得均匀的（大面积的）低温等离子体，并且现有技术中培养皿的表面处理后亲水性不足，且生产效率低下。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种大培养皿常压低温等离子体处理装置及其操作方法，采用差分馈电方式的介质阻挡放电低温等离子体装置。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种大培养皿常压低温等离子体处理装置，包括柜体，还包括设置于柜体内部的低温等离子电源、电路配电柜、步进电机、低温等离子体上电极和下电极、设置触摸屏、低温等离子体电极基台和冷却风扇，还包括设置于柜体后部的集风金属罩，所述集风金属罩内设置有金属管、排气管和风机，其中，

所述下电极基台由配置的金属基模和铝制齿块构成，所述金属基模与大培养皿的形状相适应，所述铝制齿块与金属基模固定连接，所述冷却风扇设置于金属基模的下方；

所述低温等离子体上电极与步进电机相连接；

所述设置触摸屏分别与低温等离子电源、步进电机、冷却风扇相连接，进行人机交互控制；

所述低温等离子体电源通过低温等离子体上电极和下电极，使其中间区域产生低温等离子体放电区；

所述集风金属罩内，风机向柜体外部抽风，排出柜体内反应产生的臭氧并进一步通过金属管和排气管对上、下电极进行外部冷却。

作为本发明的进一步优选方案，所述低温等离子电源为差分激励电源。

作为本发明的进一步优选方案，所述低温等离子体上、下电极为一对平行平板式电极。

作为本发明的进一步优选方案，所述低温等离子体上、下电极为金属板或者金属网，且电极表面覆盖陶瓷介质或者石英介质。

本发明还公开了一种大培养皿常压低温等离子体处理装置的操作方法，具体步骤包括：

步骤一、根据大培养皿的形状，设计对应的低温等离子体电极基台，将大培养皿放置在电极基台上；

步骤二、开启低温等离子电源，由触摸屏设置控制参数；

步骤三、步进电机输出动力驱动低温等离子体上电极向下运动，直到与大培养皿压合；

步骤四、低温等离子体上、下电极之间的区域产生低温等离子体，对大培养皿进行处理；

步骤五、步骤四中产生的臭氧和热能经集风金属罩排到室外；

步骤六、处理结束后，步进电机控制低温等离子体上电极向上运动至原始点。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明操作简便、可控性强、处理成本低；可根据处理试件的幅面尺寸及处理效果要求，灵活调整装置尺寸及处理工艺，且在常压空气中处理，处理成本低廉、效率高。

附图说明

图1是本发明中，大培养皿常压等离子体处理装置的立体结构前视图；

图2是本发明中，大培养皿常压等离子体处理装置的立体结构后视图；

其中：1、底脚，2、低温等离子体电源，3、步进电机，4、低温等离子体上电极，5、设置触摸屏，6、低温等离子体电极基台，7、冷却风扇，8、电路配电柜，9、集风金属罩。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明所公开的大培养皿常压等离子体处理装置的立体结构示意图如图1、图2所示，所述处理装置包括下电极基台部分、低温等离子体处理部分、处理区域冷却排臭氧部分和低温等离子体产生部分。

所述的下电极基台部分由配置的金属基模和铝制齿块构成。（需处理的）大培养皿按其特定形状可靠的固定金属基模上，铝制齿块可靠的与金属基模连接，下方的风扇可有效的对金属基模在等离子处理时产生的热量进行冷却。

所述的低温等离子体处理部分主要由下电极基台部分和低温等离子体上电极组成。当（需处理）大培养皿已可靠的固定金属基模，低温等离子体上电极通过步进电机按设定的参数匀速的运动，直到平稳的压合在大培养皿（勿压坏大培养皿），由低温等离子体电源通过上、下电极、使其中间区域产生低温等离子体放电区。

所述的低温等离子体产生和处理系统是由差分激励电源和一对平行平板式电极组成。差分激励电源是差分高压正弦波输出的电源，用于提供介质阻挡放电能量，使介质阻挡放电电极产生低温等离子体。放电电极为金属板或者金属网或其它平面式导电材料，表面覆盖一层刚玉陶瓷介质或石英介质。差分激励电源输出端分别与两个电极相连接。两电极间的间隙为低温等离子体产生和处理区域，即大培养皿的处理区域。当两电极间隙所加电压达到间隙间空气的放电电压时，空气放电产生低温等离子体。

所述的处理区域冷却排臭氧系统是由电极冷却系统和排臭氧系统两部分组成。电极冷却系统是由风扇与电极组成构成，通过风扇致使电极的温度保持稳定。排臭氧系统由后部的金属管、排气管和风机组成。用风机向外抽风，即可以排除臭氧，同时对电极进行外部冷却。冷却系统可确保放电过程中，电极外覆盖的介质不会应长期处于高温下而变形，而导致电极间产生的等离子体不均匀。

大培养皿常压低温等离子体处理装置的工作过程如下：

将大培养皿放置在电极基台（可根据培养皿的形状，设计成不同的电极基台）上，开启差分激励电源，由触摸屏设置各类参数，包括：处理时间、功率、报警、运动速度等，电机驱动器驱动步进电机（可以调整处理速度），步进电机输出的动力驱动低温等离子体上电极向下运动，直到与大培养皿压合，低温等离子体上电极向下运动停止，上、下低温等离子体电极区域产生低温等离子体。大培养皿按触摸屏设置的处理时间被之处理。同时产生的臭氧和热能经集风金属罩和风机排到室外。低温等离子体上电极向上运动至原始点，处理完毕。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种大培养皿常压低温等离子体处理装置，包括柜体，其特征在于：还包括设置于柜体内部的低温等离子电源、电路配电柜、步进电机、低温等离子体上电极和下电极、设置触摸屏、低温等离子体电极基台和冷却风扇，还包括设置于柜体后部的集风金属罩，所述集风金属罩内设置有金属管、排气管和风机，其中，所述下电极基台由配置的金属基模和铝制齿块构成，所述金属基模与大培养皿的形状相适应，所述铝制齿块与金属基模固定连接，所述冷却风扇设置于金属基模的下方；所述低温等离子体上电极与步进电机相连接；所述设置触摸屏分别与低温等离子电源、步进电机、冷却风扇相连接，进行人机交互控制；所述低温等离子体电源通过低温等离子体上电极和下电极，使其中间区域产生低温等离子体放电区；所述集风金属罩内，风机向柜体外部抽风，排出柜体内反应产生的臭氧并进一步通过金属管和排气管对上、下电极进行外部冷却；所述低温等离子电源为差分激励电源；所述低温等离子体上、下电极为一对平行平板式电极。

2.如权利要求1所述的一种大培养皿常压低温等离子体处理装置，其特征在于：所述低温等离子体上、下电极为金属板或金属网，且电极表面覆盖陶瓷介质或者石英介质。

3.一种大培养皿常压低温等离子体处理装置的操作方法，其特征在于，具体步骤包括：

步骤一、根据大培养皿的形状，设计对应的低温等离子体电极基台，将大培养皿放置在电极基台上；

步骤二、开启低温等离子电源，由触摸屏设置控制参数；

步骤三、步进电机输出动力驱动低温等离子体上电极向下运动，直到与大培养皿压合；

步骤四、低温等离子体上、下电极之间的区域产生低温等离子体，对大培养皿进行处理；

步骤五、步骤四中产生的臭氧和热能经集风金属罩排到室外；

步骤六、处理结束后，步进电机控制低温等离子体上电极向上运动至原始点。