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目录

1脉冲功率技术的简介

1.1脉冲及脉冲功率

1.2脉冲功率技术

1.3脉冲功率技术优势

2脉冲功率技术的发展历史和研究成果

2.1脉冲功率技术的发展历史

2.2脉冲功率技术的研究现状

（1）.提高污泥的脱水性

（2）.等离子体生物医学应用——肿瘤消融

（3）.等离子体生物医学应用-心脏除颤

（4）.皮肤病的治疗

（5）.除尘中的应用

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1脉冲功率技术的简介

1.1脉冲及脉冲功率

       在了解脉冲功率技术之前我们应该先知道什么是脉冲，所谓的脉冲通常是指电子技术中经常运用的一种像脉搏似的短暂起伏的电（电压或电流）冲击。高压脉冲的主要特性有电压、频率、脉宽、上升沿、下降沿、过冲、顶降。脉冲是相对于连续信号在整个信号周期内的短时间内发生的信号，大部分信号周期内都没有信号，就像一个人的脉搏一样。

       脉冲功率:意思是以脉冲形式出现的功率。将电能慢慢地高密度储存起来，然后脉冲地短时间快速释放出来，从而获得巨大脉冲功率。

1.2脉冲功率技术

       许许多多的在我们日常生活中常见的现象可能就是脉冲功率的表象，如心脏跳动、电闪雷鸣、炸弹爆炸、摄影补光、导弹发射、飞机起飞、激光测距等等。脉冲功率有着充电慢，放电快；输出脉冲功率大；脉冲上升时间更短，脉宽更小；回路元件多，加工工艺要求高，总体结构复杂等特点。其实脉冲功率技术充斥在我们日常生活的方方面面，只是我们缺乏这方面的知识，并没有发现它们而已。

       广义的脉冲功率技术分为低电压小功率脉冲技术和高电压大功率脉冲技术。而低电压小功率脉冲技术又被称为狭义的脉冲技术。狭义的脉冲技术随着无线电、通讯和计算机技术的发展，已经有了很长的发展和应用历史，到现在已经成为了一门十分完整的先进科学技术。

       脉冲功率的实质就是根据能量守恒定律将脉冲能量在时间尺度上进行压缩，以获得在极短时间内(20-100ns) 的高峰值功率输出。由初始储能技术(电容器储能、电感器储能、超导储能、机械储能、化学储能、核能等)产生所需的初级脉冲波形(毫秒到微秒量级)，然后再利用脉冲成形和开关技术，在时间尺度上通过对能量的脉冲进行压缩、整形，实现输出脉冲峰值功率的放大，并输出到负载，为高科技装置和新概念武器提供强电脉冲功率源。

1.3脉冲功率技术优势

       非线性：开关的非线性、负载的非线性、利用非线性效应应用于脉冲功率技术。时间隔离：脉冲作用时间小于物体固有的时间常数(冷处理、快电场作用、快电磁效应)。高效：开关具有负电阻特性，功率越高，损耗越小。绝热：同样峰值功率输出，脉冲功率体积小(绝缘耐压高、热效应小)。

2脉冲功率技术的发展历史和研究成果

2.1脉冲功率技术的发展历史

       在我国,脉冲功率技术及其应用的研究从20世纪70年代末开始。目前,国内的中科院等离子体物理研究所、中科院高能物理研究所、中科院电工技术研究所、华中科技大学、清华大学等单位的研究水平已经居于国内领先地位。现在国内有20多台Max装置在运行。居首者是。其中最好的是1979年由西南工程物理研究院建成的“闪光I号”装置;。20世纪90年代以后，国内相继又建成的装置有西北核技术研究所的“闪光II号”，中国工程物理研究院和上海光机所的“神光二号”。

2.2脉冲功率技术的研究现状

（1）.提高污泥的脱水性

       由于污水处理量的增加和污水处理率的提高，我国的污泥产量近几年急剧增加。预计到2015年我国污泥产量将达到3560万吨(80%含水量)。污泥脱水可有效降低需要处理、处置的污泥体积，是污泥减量化中最为经济的一种方法。在焚烧、堆肥、填埋、综合利用等污泥处理处置方法中，污泥脱水是必须的前处理过程，污泥脱水处理的运行结果，直接决定着污泥处置的费用和能量消耗，成为经济、高效处理污泥的瓶颈。采用高电压脉冲电场破壁技术，只需几秒钟就足以破坏污泥中的所有生物细胞壁，使其中的结合水、间隙水变成游离水，然后进行机械脱水可将污泥压成含水率低于50%的干泥，可直接用作燃料，极大程度地降低了处理时间和成本。该技术耗电量极低，可忽略不计。

（2）.等离子体生物医学应用——肿瘤消融

       现有研究显示冷等离子体可以有效地杀死肿瘤细胞.大量研究发现，等离子体可以有效诱导肿瘤细胞调亡，包括肝癌细胞、胰腺癌细胞、肺癌细胞、神经胶质瘤细胞、白血病细胞、宫颈癌细胞、结肠癌细胞、骨髓瘤细胞、黑色素瘤细胞、中枢神经细胞瘤等等。同时，由于细胞内新陈代谢和产生ROS的水平不同，在杀死肿瘤细胞同时，CAP对其周围正常组织和细胞的损伤较小。因此，CAP 作为一种新兴技术，在肿瘤治疗方面展示了非常可观的前景，已成为等离子体生物医学领域的一个研究热点，下面我们详细介绍一下CAP在肿瘤治疗方面的一些研究进展.

（3）.等离子体生物医学应用-心脏除颤

       室颤是致命性的心律失常，是由于心室出现了多灶局部的兴奋，也就是心室无规律的乱跳，以至于心室不能正常收缩，心脏完全失去了排血功能，是心脏停跳前的短暂征象，是猝死的主要原因。也是许多疾病临终前循环衰竭时的心律改变，心电图上表现为QRS-T波完全消失，出现大小不等，极不匀齐的低小波，频率在200~500次每分，患者突然出现意识丧失，抽搐，呼吸停顿，心音消失，血压测不出，如不及时救治，3~5分钟内就会死亡，室颤有效的治疗是非同步电除颤。电除颤就是以- -定能量的电流来冲击心脏，消除心律紊乱，终止室颤。

（4）.皮肤病的治疗

       冷等离子体被广泛应用到皮肤病的治疗，尤其是针对被细菌、真菌、病毒等微生物感染的皮肤性疾病，如皮炎、毛囊炎、湿癬凹.如_ 上所述，等离子体可以有效灭活微生物，使细菌的数量有明显的减少，显著改善过敏性皮肤炎和皮肤瘙痒等症状B8.本研究小组也首次报道了CAP在治疗自身免疫性皮肤病-银屑病的效果，发现CAP不仅可以抑制银屑病细胞的过度增殖，也会抑制靶向这些炎症性疾病的关键生长因子。

（5）.除尘中的应用

       传统的除尘系统中在集尘极和放电极之间是使用直流的高压电源,这就导致了在除尘中出现了一些问题,比如，除尘的效率受到粉尘比电阻限制比较严重。在高比电阻之下,粉尘的导电率是非常小的，所以粉尘就容易在集尘极端积聚, -旦粉尘集中太多就会很多电荷无法通过集尘极释放,进而也就导致了集尘层电势升高而产生电晕相反极离子就会被动的进入电晕场，最终会导致粉尘吸收率严重下降。而在比电阻比较小的情况下电阻率就会比较高,负电荷和其转带的正电荷就会被大量释放入集尘极,同时因为电场力的存在,就导致了气流的进入,之后这一过程会重复进行,所以说,在这种情况下,除尘效果也不是很理想。

       那么，若脉冲功率技术应用于除尘系统当中，就会解决以上的麻烦。压脉冲所制造的电晕流能够贯穿两级之间，这样就会使得在高比电阻情况下,积尘层被击穿能够通过电荷的释放来抑制反电晕的发生，进而提高除尘效率。除此之外,脉冲电晕能够在放点空间之内产生很多高能电子,它是一种气体成分 能够产生活性粒子，此时,除尘器除了吸尘之外还能消除粉尘携带的SO2以及有机物分子等起到了净化空气，环境保护的作用。在相等的电压之下,应用脉冲功率技术中的高压脉冲电源,能够比直流电源的使用跟家节省能量,净化空气、节能环保,是该技术应用的环境保护效果，这也是该技术被大量应用于环境工程领域的重要原因。