[实用新型]等离子体系统和等离子体装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及等离子体系统和等离子体装置，其用于生物材料或其他材料的表面处理、去除或沉积。更具体地，本实用新型涉及一种在等离子体装置中产生和引导由等离子体生成的化学反应物质和针对所选成分的受激态物质(例如高能光子)的设备。 

背景技术

在密集介质(比如液体和大气压力下或大气压力附近的气体)中的放电在合适条件下能产生等离子体。等离子体具有能产生大量化学物质(比如离子、基团、电子、受激态(例如亚稳态)物质、分子碎片、光子等等)的特殊能力。通过改变等离子体电子温度和电子密度，可以在各种内部能量状态下或外部动能分布下产生等离子体物质。另外，调节等离子体的空间特性、时间特性和温度特性能使被等离子体物质及相关光子通量所辐射的材料产生特定的变化。等离子体还能产生包含真空紫外光子在内的光子，所述光子具有足够的能量以在被等离子体所辐射的生物材料或其他材料中开启光化学和光催化反应路径。 

实用新型内容

等离子体具有广泛的适用性，以给工业、科研和医疗需求提供可选方案，特别是在低温下的工件表面处理。等离子体可以被输送给工件，从而使等离子体所撞击的材料的特性发生多种变化。等离子体具有能产生大通量的辐射(例如，紫外线)、离子、光子、电子和其他受激态(例如亚稳态)物质的独特能力，所述物质适合于通过空间上的、材料选择性上的和时间上的高等控制使材料特性发生变化。选择 性的等离子体还可以去除工件的清楚的表层，但是不影响或几乎不影响工件的独立下层，或者选择性的等离子体可以被用于从混合的组织区域有选择地去除特定的组织类型，或在对不同组织类型的相邻器官的影响最小的情况下有选择地去除组织，例如去除胞外基质。 

所述独特化学物质的一种合适应用是在工件上或工件内驱动非平衡的或有选择性的化学反应，从而提供仅对某种类型材料的选择性去除。所述选择性处理在生物组织处理(例如，混合的或多层的组织)中是特别需要的，它允许在低温下切割或去除组织，且对下层和相邻组织区别对待。这对于去除胞外基质、生物膜、脂肪和肌肉组织混合物、以及表层清创术是非常有用的。 

等离子体物质能通过由表面物质的挥发、气化或溶解(例如，基于气体和液体的蚀刻)所导致的化学键破坏、表面终结物质的替换或取代(例如表面功能化)来改变组织表面的化学本质。通过适当的技术、材料选择和条件，能有选择地完全去除一种类型的组织而不影响周围的其他类型的组织。通过控制等离子体状态和参数(包含S-参数、V、I、Θ等等)能选择一组特定的等离子体粒子，然后选择用于材料去除或改性的指定化学路径以及去除所需的组织类型的选择性。本实用新型提供一种用于在宽范围条件下产生等离子体的系统和方法，所述条件包括被改变的几何外形、各种等离子体给料介质、电极数量和位置、以及电激发参数(例如，电压、电流、相位、频率、脉冲状态等等)，所有这些都影响受等离子体辐射工件的等离子体的选择性。 

触发并维持等离子体放电的电能通过大致导电的电极进行传输，所述电极与可电离介质和其他等离子体给料电容地或电感地耦合。本实用新型还提供使用特定电极结构的方法和设备，所述电极结构能提高和增强等离子体操作的所需方面，比如更高的电子温度、对给料具有更强的催化效果以及更多数量的二次发射。具体地，本实用新型提供用于化学反应物的受控释放和保留催化材料的多孔介质。 

所述等离子体包括驱动工件处的反应的电子、基团、亚稳态物质和光子，包含被输送给工件的高能电子。控制等离子体状态和参数允 许选择一组特定的粒子，然后允许选择用于材料去除或改性的化学路径以及对所需组织类型进行去除的选择性。本实用新型还提供一种用于产生在大气压力下或大气压力附近操作的等离子体的系统和方法。所述等离子体包括与其他等离子体物质合作驱动在材料表面处的反应的电子。被传输给所述材料表面的电子能启动多种处理，所述多种处理包含能在后续反应中挥发的键断裂。改性等离子体可以增强单体的聚合。所述受电子驱动的反应与相关通量协同作用，以获得比单独使用所述反应之一更快的材料去除速率。 

根据本实用新型的一个实施例，一种等离子体装置被公开。所述等离子体装置包括：至少一个电极，所述至少一个电极包括设置在其至少一部分上的纳米多孔介电层，纳米多孔介电层包括多个微孔，其中，所述多个微孔中的至少一部分包括被嵌入所述微孔中的催化剂。 

根据上述实施例的一个方面，纳米多孔介电层选自由氧化物和氮化物构成的组中的一种。 

根据上述实施例的一个方面，所述至少一个电极由金属合金形成，所述金属合金选自由铝合金和钛合金构成的组。