Разработка высоковольтного генератора холодной струйной плазмы на основе диэлектрического барьерного разряда для применения в сельском хозяйстве

В этой статье представлена предлагаемая архитектура генератора, состоящая из четырех отдельных модулей: выпрямителя переменного/постоянного тока, нестабильного мультивибратора, выполняющего функцию генератора импульсов для зарядки конденсатора, транзисторного силового каскада и повышающего трансформатора, работающего без умножения напряжения. Источник успешно справляется с поставленными задачами, обеспечивая выходное напряжение 4,02 кВ при частоте возбуждения около 17 кГц. Такая конфигурация создает электрическое поле, достаточное для возникновения и поддержания диэлектрических барьерных разрядов (ДБР), в результате чего образуется стабильная струя холодной плазмы при атмосферном давлении и скорости потока газа около 0,6 л/мин. Температура плазмы на выходе из трубки поддерживается на уровне около 25 °C, что позволяет использовать ее для обработки термочувствительных биологических материалов, таких как семена. Главное новшество этого исследования заключается в особой конструкции источника питания, которая обеспечивает высокое напряжение и частоту, необходимые для ДБР, без использования традиционных каскадов умножения напряжения. Такой подход потенциально упрощает электронную архитектуру и расширяет возможности управления. Конструкция была протестирована с помощью моделирования в Proteus 9.0, после чего была проведена экспериментальная проверка, подтвердившая возможность создания стабильной плазмы. Эта работа открывает новые перспективы для использования данной технологии в качестве нехимической альтернативы в сельском хозяйстве. Несмотря на то, что предполагается применение этой технологии в конкретных сельскохозяйственных целях, таких как обработка семян и обеззараживание поверхностей, в этой статье основное внимание уделяется проверке концепции создания плазмы с параметрами, подходящими для этих целей. Достигнутые характеристики (напряжение, частота и температура холодного газа) являются важными предпосылками для будущих биологических исследований.