王永刚 江 敏 高 明 王 菲 黄逸凡

(中国科学院深圳先进技术研究院 生物医药与技术研究所 深圳 518055)

1 引 言

宇宙中，99% 的物质以等离子体状态存在[1,2]。其中，等离子体由电子、离子和中性粒子组成。据热力学平衡程度，可将等离子体分为3 种类型。其中，在恒星的内核、受控热核聚变堆中，电子温度、离子温度及中性粒子温度完全一致，被称为完全热平衡等离子体。在巨型闪电及用于切割、焊接的电弧等离子体中，带电粒子和中性粒子接近热平衡，称为局部热力学平衡等离子体。而在极光、荧光灯中，电子温度远高于离子和中性粒子的温度，称为非热力学平衡等离子体，也称为低温等离子体。低温等离子体的高能电子足以使反应物分子激发、离解和电离，而整个低温等离子体反应体系可以保持为常温。在上述 3 种等离子体类型中，低温等离子体在工业中的应用最为广泛[3]，如在材料表面改性[4]、废水废气处理[5]、流动控制[6]和生物医学[7]等领域均具有广阔的应用前景。

低温等离子体的产生方法很多，但最重要和最普遍的是气体放电法，如电晕放电、介质阻挡放电及大气压等离子体射流等[8]。传统上，采用直流或正弦高压驱动等离子体反应器，产生低温等离子体。有研究[9,10]表明，采用脉冲驱动时，产生的等离子体更均匀，能量效率更高。因此，研制适合低温等离子体应用的脉冲高压发生器是研究热点之一。

截至目前，学者已提出多种可用于驱动低温等离子体反应器的高压脉冲电路拓扑[11-20]。……