The authors thank Chris Mortimer, Chris Rhodes (Department of Chemistry workshops) and Kari Niemi (York Plasma Institute) for their help with the equipment. The work was supported by the Leverhulme Trust (grant No. RPG-2013-079) and EPSRC (EP/H003797/1 &amp; EP/K018388/1).

1. Abschirmung des Plasma-Setup <ol><li> Positionieren Sie alle Teile der elektrischen Umgebung im Inneren des Käfigs: Stromversorgung, Spannungs- / Stromzähler, Stromkabel, Plasmaelektroden, Plasmastrahl, usw. </li><li> Stellen Sie sicher, dass der Raum innerhalb des Käfigs ausreichend ist, so daß die lebenden Elektrode, der Masseelektrode und der jeweiligen Kabel nicht in Kontakt miteinander oder Metallgewebe sind. </li><li> Rüsten Sie den Käfig mit einer Verriegelung an der Plasmastromversorgung angeschlossen, um das Risiko eines elektrischen Schlags von der Hochspannungselektrode während des Plasmabetriebs zu vermeiden. </li><li> Platzieren Sie die Spannung und die Frequenz steuert auf der Außenfläche des Käfigs Änderung der Parameter zu ermöglichen, ohne den Plasmabetrieb zu unterbrechen. </li><li> Alle Metall unterstützt innerhalb des Mesh-Käfig und der Käfig selbst, indem sie mit einem Massebond Stecker montiert wird. </li></ol> 2. Entlastung Parameter <ol><li> Positionieren Sie die Live-Elektrode unterhalb der Masseelektrode on die Glasröhre (dh näher an dem Rohr - Düse). </li><li> Schließen Sie die Spannungssonde an die Plasmastromversorgung der Betriebsspannung zu messen, und übergeben Sie die Masseelektrode durch die kreisförmige Stromsonde den Rückstrom zu überwachen. </li><li> Schließen Sie sowohl die Spannung und die Stromsonde an ein Oszilloskop, die Überwachung der Strom, die Spannung und die Plasma-Betriebsfrequenz (bestimmt durch entweder der Strom oder der Spannungssonde). </li><li> Stellen Sie den Gasfluss durch das Glasrohr auf 2 slm unter Verwendung der Massendurchflussregler (MFCs). </li><li> Entzünden des Plasmas in einem Glasrohr mit dem Einsatzgas Helium durch sie vorbei an der Plasma-Stromversorgung einschalten. Mit Hilfe der Messwerte von den Sonden, stellen Sie die Spannung und die Frequenz der Entladung bis 18 kV und 25 kHz auf. HINWEIS: Parameter Variationen werden die minimale Spannung, um zu bestimmen durchgeführt und Frequenz, bei der die Entladung mit dem höchsten Molekulargehalt von allen Experimenten auftritt. the molekularen Inhalt erfordert für das Plasma gezündet werden höhere Spannung erhöht. Beachten Sie, dass erhöhte Spannungen in signifikanten Gastemperaturanstieg des Plasmas führen kann, was zu einer erhöhten Verdampfung der flüssigen Probe führt. </li><li> Halten Sie die Spannung konstant in allen Experimenten. </li></ol> 3. Einführung in Beimischungen zu dem Einsatzgas <ol><li> Schließen Sie das zweite MFC an den Hauptspeisegasleitung ein T-Anschluss. </li><li> Um den Wasserdampf zu dem Speisegas hinzuzufügen, richten Sie eine MFC-geregelte Strömung von Helium durch einen Kolben Drechsel mit Wasser gefüllt und positioniert außen (oben oder an der Seite) des Gitterkäfig. </li><li> Erhalten, die eine gewünschte Sättigungsgrad durch die Strömung des Zufuhrgases zu splitten. Direkte 10% der Gasstrom (200 sccm) durch den Drechsel Kolben mit Wasser (H 2 16 O) , um eine 10% Sättigung des Einsatzgases zu erreichen. </li><li> Mit dem T-Verbinder, kombinieren, um diese vollständig wasserdampfgesättigten Gas mit 90% (1800 sccm) von derTrockengasstrom. </li></ol> 4. Der Reaktor <ol><li> Bereiten Sie einen Glasreaktor, bestehend aus zwei Teilen, obere und untere. Rüsten Sie den unteren Teil der mit einem Auspuffrohr. </li><li> Positionieren Sie den Glasreaktor an der Düse des Plasmastrahls. </li><li> Legen Sie die Plasmastrahl-Düse in eine Gummitülle innerhalb der Öffnung in dem oberen Teil des Reaktors. </li><li> Bereiten Sie die Behälter, bestehend aus einem wannenartigen Behälter auf einem Ständer. Machen Sie sowohl den Stand und die auch aus einem dielektrischen Material (zB Glas, Quarzglas). </li><li> Platzieren des Probenbehälters im Inneren des Reaktors, so dass es an die Plasma Abstrom aus der Düse des Strahl ausgesetzt ist. </li><li> Legen Sie eine Flüssigkeit H 2 17 O Probe innerhalb des Probenbehälters. Für den Nachweis der Hydroxylradikale, verwenden , um eine Lösung des 5,5-Dimethyl-1-pyrroline- N -Oxid (DMPO) Spin - Trap (siehe 5.1). HINWEIS: Die Wahl des Spin-Trap sowie die Wahl der flüssigen Probe comKomponenten hängt von den spezifischen untersuchten Spezies. Zum Beispiel ist die Quelle des • OH - Radikals unter Verwendung von H 2 16 O suchten / H 2 17 O und DMPO Spin - Trap. Die Quelle • H Radikal erfordert die Verwendung eines H 2 O / D 2 O (Gas und Flüssigkeit). N -tert-Butyl-α-phenylnitron (PBN) sollten Radikal zum Nachweis der • H verwendet werden. Im Fall von He mit H 2 O Dampfplasma wurde überwiegend Falle Wasserstoffrest gezeigt, während DMPO meist Addukt 15 DMPO-OH gebildet. </li><li> Verbinden Sie die beiden Reaktorteile über den Boden Glasoberflächen Kontakt. </li></ol> 5. Spin Trapping von Radikal-Spezies <ol><li> Herstellung der Lösungen der ausgewählten Spinfalle mit der erforderlichen Konzentration. Für wässrige Lösungen, verwenden Sie de-ionisiertes Wasser. Für Nitron Spinfallen (wie DMPO), verwenden, um eine Konzentration von 100 mM. </li><li> Vorspülen, den Reaktor mit dem Einsatzgas (2 slm) für 30 Sekunden. </li><li> Ignite das Plasma (siehe 2.5) und setzen die flüssige Probe in das Plasma Abwasser für einen bestimmten Zeitraum (zB 60 sec). </li><li> Nach einer Belichtungszeit erforderlich ist, schalten Sie die Plasma-Leistungsversorgung und öffnen Sie den Reaktor ab. Entfernen Sie den Probenbehälter aus dem Reaktor. </li><li> Sammeln Sie die Probe und analysieren sie die Elektronenspinresonanz - Spektroskopie (EPR) 15. </li></ol>

<ol>
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The authors have nothing to disclose.

Hier zeigen wir die Verwendung eines in-Haus gebaut Atmosphärendruck-Plasma-Setup. Das Metallmaschenkäfig hilft mit minimierten Störung von äußeren Feldern, die gleichzeitig den Schutz in der Nähe empfindlicher Geräte vor möglichen Störungen und / oder Schäden durch irgendwelche plasmainduzierten Felder reproduzierbaren Plasmabedingungen zu erreichen. Die Abschirmung (caging) der Einrichtung hängt von der Art der betriebenen Plasma und seine elektrischen Eigenschaften. Das Ziel ist die Abwesenheit von externen Störungen auf der Plasmabetrieb zu gewährleisten und die Plasma Störfelder mit umgebenden Geräte zu vermeiden. In diesem Fall ist die Maschenweite 22 mm, kann jedoch reduziert Maschenweite für verschiedene Plasmen erforderlich. Die Plasmabetriebsparameter wurden gesteuert, um eine Spannung und eine Stromsonde mit einem Oszilloskop verbunden. Die Einführung der Hochspannungssonde erheblich ändert die elektrische Umgebung, und deshalb muss die Sonde Teil des elektrischen Systems geworden und postulieren werdenioned die gleiche Weise in allen der Experimente. Die Verwendung des Glasreaktor, der Probe und des Plasmastrahls Einkapselung ermöglicht Ausschluß der Umgebungsatmosphäre häufig unbekannter Zusammensetzung aus dem Reaktionssystem. In den vorgestellten Ergebnisse (vide supra), wurde es verwendet, um die Quelle der plasmainduzierten reaktiven Sauerstoffspezies in der wässrigen Probe dem Plasma Abstrom ausgesetzt zu bestimmen. Diese Untersuchung ist möglich, wenn die Moleküle des flüssigen Wassers und das Wasser in dem Beschickungsgas (Dampf) unterschieden werden können. Um zu bestimmen , ob die Hydroxylradikale wurden in der Gasphase oder aus den flüssigen Wassermoleküle gebildet, isotopisch markiertem Wasser eingeführt wurde: H 2 17 O als flüssiges Medium, H 2 16 O - Dampf in dem Speisegas. Wenn ein hypothetischer Experiment wurde in einer offenen Atmosphäre durchgeführt wird, würde zwischen den beiden Phasen unterscheiden, durch die Anwesenheit von Wasserdampf in der Umgebungsluft behindert wurden. Einalternative Methode , um den Einfluss der Umgebungsatmosphäre zu minimieren , wurde in der Literatur gezeigt, in denen die Diffusion der Spezies aus der Atmosphäre in das Plasma Ausfluß verhindert wurde 17 ein Schutzgas verwendet wird . Das Schutzgas (N 2 oder O 2) erzeugt einen Gasvorhang mit einer bekannten Zusammensetzung 18. Der Reaktor in diesem Manuskript dargestellt ist eine einfache Weise, den Einfluß der Umgebungsluft Komponenten (wie Wasserdampf) zu entfernen, und kann mit verschiedenen Plasmastrahlen ohne die Einführung des zusätzlichen Gasstromes verwendet werden. Ähnlich wie bei dem • OH - Radikals, die Quelle des H • Rest kann durch Verwendung eines D 2 O / H 2 O - System bestimmt werden. Die preiswerte D 2 O können auch in dem Speisegas als Dampf , wie oben beschrieben eingeführt werden. Die Sättigung des Gases mit H 2 O - Dampf wurde , bevor durch Wiegen des Drechsel Kolben bestimmt und nach der Strömungsgas eingeblasen through es. Die relative Feuchtigkeit (dh Sättigung) des Gases wird durch die Menge des Wassers verdampft und das Gasvolumen durchlaufen berechnet. Man beachte, dass in längeren Experimenten wurde die Temperatur der Flüssigkeit in dem Drechsel-Kolben aufgrund der Verdampfung kann abnehmen. Die relative Feuchtigkeit ist für eine bestimmte Temperatur berechnet. Die berechneten Werte werden weiter im Vergleich mit denen in der Literatur 19 die relative Feuchtigkeit des Einsatzgases zu bestimmen. Wir haben empirisch herausgefunden, dass ein Strom von bis zu 2 slm He durch einen mit Wasser gefüllten Drechsel Kolben sättigt vollständig das Gas mit Wasserdampf. Jedoch erlauben erhöhten Strömungsraten nicht ausreichend Verweilzeit des Gases in der Flüssigkeit zur vollständigen Sättigung. Andere Sättigungstechniken erforderlich sein. Eine weitere schwierige Aufgabe ist sicherzustellen, dass keine Umgebungsluft in dem System vorhanden ist. Der Reaktor wird mit dem Einsatzgas vorgespült die Restluft zu entfernen.Die Zeit für die Vorspülung erforderlich wird auf dem Volumen des Reaktors ab und der Strömung des Zufuhrgases. Das Fehlen von äußeren Umgebungsluftverteilung und Mitnahme in das System wie ein Gasplasmasystem Helium Feed kann eine • keine Radikalfänger Reaktion getestet werden. Stickstoffmonoxid erzeugt durch Plasma aus N 2 und O 2 -Moleküle von Luft kann durch EPR als Radikal Addukt des (MGD) 2 Fe 2+ -Komplex 20 (MGD = N - Methyl-D-glucamin dithiocarbamat) nachgewiesen werden. Im Falle der vollständigen Abwesenheit von Luft wird das EPR-Signal des Adduktes nicht beobachtet. Die Abwesenheit von externen Wassermoleküle in den Reaktor kann durch das folgende Experiment demonstriert werden. Eine flüssige Probe von D 2 O wird zu einem trockenen Speisegas Plasma ausgesetzt. Die NMR - Analyse der Nachbelichtung Probe zeigt die Menge an H 2 O in die Flüssigkeit während der Belichtung gebracht. Dies ermöglicht es, die Menge des Rest - H 2 O in der Tubin abzuschätzeng verwendet für das Speisegas 15 in dem Experiment. Der Probenbehälter-Design ist von entscheidender Bedeutung bei der experimentellen Arbeit. Am Anfang haben wir mit Kunststoff und Glas-Mikrozentrifugenröhrchen versucht. Zusammen mit relativ hohen Plasmazufuhrgasstrom, der kleine Durchmesser der Öffnung lässt nicht die umgebende Luft in das Mikrozentrifugenröhrchen durchdringen. Dies hat jedoch viele Nachteile. Das Plasma zeigte Aufwölbung und großen Temperaturanstieg in der Nähe der Ränder des Mikrozentrifugenröhrchens. Die Lieferung der Spezies aus der Gasphase in die Flüssigkeit wurde ebenfalls signifikant weniger effizient aufgrund der unterschiedlichen Gasphasendynamik und der geringen Oberfläche (und große Volumen) der flüssigen Probe. Somit ist die Oberfläche der Flüssigkeitsprobe entscheidend für die Bereitstellung der reaktiven Spezies aus der Gasphase zu der flüssigen Probe. Dies ist besonders wichtig für die kurzlebigen Radikalen. Der Flüssigkeitsprobenbehälter muss daher ausgelegt sein, die freiliegende zu ermöglichenFlüssigkeit mit hoher Oberfläche für eine effiziente Diffusion zu haben. Die Probe sollte auch eine geringe Tiefe haben, die Konvektion bezogenen Einschränkungen der Flüssigkeitsprobe zu minimieren. Es muss berücksichtigt werden , dass Gasströme erhöht und vor allem mit gezündeten Plasma zu erheblichen Störungen an der Oberfläche der flüssigen Probe 21. Daher weist der Probenbehälter eine wannenartige Form mit einem Durchmesser und Tiefe für den speziellen Versuch benötigt. Die Höhe des Ständers, auf dem das gut positioniert ist, kann auf experimentelle Bedürfnisse angepasst werden. Die Gummitülle, durch welche der Plasmastrahl in den Reaktor eingeführt wird, ist es möglich, mit der Flüssigkeit, den Kontaktwinkel des Abstroms zu ändern. Das vorgestellte Verfahren ermöglicht Untersuchung der Quelle der reaktiven Spezies (• OH, • H, etc.) in der Flüssigkeit durch ein paralleles Feld Plasmastrahl kHz Frequenz induziert. Wobei das Verfahren einen Glasreaktor unter Verwendung des Strahl umgebenden ist nicht auf das beschränkt described Bedingungen, und kann mit anderen Atmosphärendruckplasmen verwendet werden. Das Verfahren ermöglicht Einführung irgendwelcher Zusatzmittel zu dem Speisegas: Dampf, O 2, N 2 usw. Unter ihren anderen Vorteilen ist die Möglichkeit , optische Messungen im Inneren der Durchführung, obwohl in diesem Fall die optische Qualität Quarzglas als Reaktor verwendet werden müssen , Stoff. Das Abgasrohr in den unteren Teil des Reaktors ermöglicht, in praktisch jedem Labor den Plasmastrahl verwendet: das Abgas kann über Kunststoffschlauch zu einer entfernten Abzugshaube verbunden sein. Der Reaktorkonzept ist vielseitig und kann in der Forschung von verschiedenen Plasmen verwendet werden, wo kontrollierte Atmosphäre erforderlich ist. B. Polymerisation von Styrol wird durch die Sauerstoffspezies 22, hemmte aber kann in dem Reaktor beobachtet werden , wenn flüssiges Styrol zu dem Heliumzufuhrgasplasma ausgesetzt wird.

Niedertemperatur - Atmosphärendruckplasmen (LTP) haben eine erhöhte Aufmerksamkeit in den letzten Jahren angezogen aufgrund ihrer großen Potenzial für biomedizinische Anwendungen 1-3. Bei Kontakt mit der Umgebungsatmosphäre reagiert LTP mit molekularem Gehalt von Luft (N 2, O 2, H 2 O - Dampf), die eine Vielzahl von reaktiven Sauerstoff und Stickstoffspezies (RONS) -2,4 zu erzeugen. Unter diesen sind relativ stabile Spezies (wie Wasserstoffperoxid, Ozon, Nitrit und Nitrat - Anionen) und hochreaktiven Radikalen (• OH, • OOH / O 2 • -, • H, • NO, etc.). Diese Arten, erzeugt zunächst in der Gasphase, werden durch das Plasma auf dem biologischen Substrat 5 geliefert. RONS mit Substraten in Wechselwirkung treten und somit die antimikrobielle, Anti - Krebs und antivirale Wirkung von LTP 6-8 definieren. Die Entwicklung von LTP Therapien erfordert komplexe Modellierung der Reaktionen von9 RONS. Wasser ist ein wesentlicher Bestandteil des biologischen Milieus und die Reaktionen in der wässrigen Phase, die die Komplexität des Systems erheblich steigern. Die Untersuchung der Gasphasen - Plasma wird allgemein unter Verwendung von verschiedenen analytischen Techniken durchgeführt, einschließlich optischer Emissionsspektroskopie, Laser - induzierte Fluoreszenz, Infrarotspektroskopie, Massenspektrometrie (MS) usw. 10-12. Zur gleichen Zeit, detaillierte Untersuchungen der Spezies in der flüssigen Phase nachgewiesen sind noch knapp. Verfügbaren Berichte beschreiben die Verwendung von verschiedenen analytischen Methoden, wie UV- und Elektronenspinresonanz (EPR) -Spektroskopie, Cytometry, etc. für den Nachweis von RONS in wässrigen Lösungen 13,14. EPR ist einer der direktesten Methoden zur Radikal Detektion in der Flüssigkeit. Allerdings können viele radikale Spezies nicht durch EPR aufgrund ihrer kurzen Lebensdauer nachgewiesen werden. In diesen Fällen wird Spin Trapping häufig verwendet. Spin eine Technik Einfangen einer Verbindung (Spin-Trap) beteiligt which schnell und selektiv reagiert mit dem Rest , der einen beständigeren Radikaladdukt zu erhalten (zB DMPO mit dem Hydroxyl - Radikal reagiert, DMPO-OH - Addukt bilden). Die gemeinsamen Herausforderungen in Plasma-Flüssig - Wechselwirkungsstudien sind die Unfähigkeit , die Umgebungsatmosphäre um den Plasma Abstrom und andere Störfaktoren (externe Felder, umweltempfindliche Stromversorgungsteile, etc.) zu steuern. Hier zeigen wir die Verwendung einer Einrichtung, bestehend aus einem Metallgitter Fall das operierte Plasma enthalten, und ein hauseigenes gebaut Reaktor um den Plasmastrahl-Düse. Das Metallgitter dient als Faraday-Käfig, wodurch deutlich verbesserte Reproduzierbarkeit und allgemeine Funktionsfähigkeit des Plasmastrahls. Der Glasreaktor kapselt sowohl den Plasmastrahl und die flüssige Probe, ohne die Umgebungsatmosphäre aus dem System. Dieses Verfahren kann für jede Atmosphärendruck Plasmastrahl in Kontakt mit flüssigen Lösungen eingesetzt werden.Zum Beispiel haben wir vor kurzem eine Untersuchung der Quelle der reaktiven Sauerstoffspezies in einer wässrigen Probe zu Plasma ausgesetzt detektiert. Isotopisch markiertem Wasser wurde verwendet , um zwischen den Arten in der flüssigen und in der Gasphase des Plasmastrahl-Flüssig - Lösungssystem 15 gebildet zu unterscheiden.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="783">
	<tbody>
		<tr height="53">
			<td height="53" style="height:53px;width:255px;">Plasma Resonant and Dielectric Barrier Corona Driver power supply&#160;</td>
			<td style="width:243px;">Information Unlimited</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">PVM500&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Mass flow controller (MFC)</td>
			<td>Brooks Instruments&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>2 slm (He calib.)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">MFC</td>
			<td>Brooks Instruments&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>5 slm (He calib.)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Microcomputer controller for MFCs</td>
			<td>Brooks Instruments&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>0254</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:255px;">H217O</td>
			<td>Icon Isotopes</td>
			<td style="width:119px;">IO 6245</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="45">
			<td height="45" style="height:45px;width:255px;">5,5-dimethyl-1-pyrroline N-oxide&#160;</td>
			<td style="width:243px;">Dojindo Molecular Technologies, Inc.&#160;</td>
			<td style="width:119px;">D048-10</td>
			<td>&#8805;99%</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:255px;">2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl&#160;</td>
			<td style="width:243px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">214000</td>
			<td>98%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Helium</td>
			<td style="width:243px;">BOC UK</td>
			<td style="width:119px;">110745-V</td>
			<td>99.996%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">High voltage probe</td>
			<td style="width:243px;">Tektronix&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>P6015A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Current probe</td>
			<td>Ion Physics Corporation&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>CM-100-L</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Oscilloscope</td>
			<td style="width:243px;">Teledyne LeCroy</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>WaveJet 354A&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an atmospheric pressure plasma setup to investigate the reactive species formation

Nichtthermischen Normaldruck ( &quot;kalten&quot;) Plasmen haben erhöhte Aufmerksamkeit in den letzten Jahren aufgrund ihrer signifikanten biomedizinischen Potential. Die Reaktionen von kaltem Plasma mit der umgebenden Atmosphäre, um eine Vielzahl von reaktiven Spezies ergeben, die ihre Wirksamkeit definieren. Während effiziente Entwicklung von Kaltplasma-Therapie kinetische Modelle erfordert, braucht Modell Benchmarking empirischen Daten. Experimentelle Untersuchungen der Quelle reaktiver Spezies in wässrigen Lösungen Plasma ausgesetzt detektiert sind noch knapp. Biomedical Plasma wird häufig mit He oder Ar Speisegas betrieben wird , und ein besonderes Interesse liegt in Untersuchung der reaktiven Spezies , die durch Plasma mit verschiedenen Gasbeimengungen (O 2, N 2, Luft, H 2 O - Dampf, etc.) Solche Untersuchungen sind sehr komplex zu Schwierigkeiten durch in der Umgebungsatmosphäre in Kontakt mit dem Plasma Abflusses zu steuern. In dieser Arbeit haben wir uns häufig gestellte Fragen von &quot;hohen&quot; SpannungkHz Frequenzplasmastrahl experimentelle Studien angetrieben. Ein Reaktor wurde ermöglicht den Ausschluss von Umgebungsatmosphäre aus dem System Plasma-Flüssigkeit entwickelt. Das System besteht somit das Beschickungsgas mit Beimengungen und den Komponenten der flüssigen Probe. Diese kontrollierte Atmosphäre ermöglichte die Untersuchung der Quelle der reaktiven Sauerstoffspezies induziert in wässrigen Lösungen durch He-Wasserdampfplasma. Die Verwendung von isotopisch markiertem Wasser erlaubt zwischen den Spezies unterscheiden, in der Gasphase und die in der Flüssigkeit gebildet Ursprung. Die Plasmaanlage wurde in einem Faradayschen Käfig enthalten sind mögliche Einfluss eines äußeren Feldes zu beseitigen. Das Setup ist vielseitig und in weiteren Verständnis der kalten Plasma-Flüssigkeit-Wechselwirkungen Chemie helfen können.

Verwendung des Verfahrens und der Ausrüstung oben beschrieben, haben wir den Ursprung der reaktiven Sauerstoffspezies in der LTP-System in Kontakt mit Wasser untersucht. Die Plasma - Betriebsfrequenz und die Spannung betrug 25 kHz und 18 kV (peak-to-peak), bzw. (Abbildung 1). So wurde beispielsweise die Quelle der Hydroxyrest mit dem isotopisch markiertem Wasser bestimmt. Dies ermöglichte im Beschickungsgas von den in der flüssigen Probe zwischen den Wassermolekülen zu unterscheiden. Dafür H 2 16 O wurde in dem Speisegas (als Dampf) eingeführt. Eine flüssige Probe von H 2 17 O mit dem gelösten Spin - Trap DMPO wurde in einem Probenbehälter positioniert ist . Der Reaktor wurde für 30 sec mit dem Einsatzgas vorgespült. Wichtig ist , dass in diesem Fall länger vorge Spülzeit in erhebliche Menge an H 2 16 O geliefert führen kann zu der flüssigen H <sub&gt; 2 17 O Probe. Dann wurde das Plasma gezündet und die Probe wurde für 60 sec mit dem Abstrom ausgesetzt. Die Post-Expositions-Lösung wurde durch EPR analysiert. Zwei DMPO-OH - Radikal - Addukte (DMPO- 17 OH und 16 DMPO- OH) wurden nachgewiesen (Abbildung 2). Das Verhältnis der Addukte gebildet wurde durch eine weitere Analyse der EPR Daten bestimmt. Die MS - Analyse der flüssigen Phase zeigte Zusammensetzung das Verhältnis von H 2 16 O (in die Flüssigkeit aus der Gasphase diffundiert) an H 2 17 O (Tabelle 1). Der Vergleich der beiden vorgeschlagen, dass die Hydroxylradikale in der Flüssigkeit nachgewiesen wurden, in der Tat, mit Ursprung in der Gasphase und nicht in der Flüssigkeit. Ähnliche Studien können mit anderen Systemen, wie beispielsweise ein D 2 O / H 2 O - System zu erfassen , um die Quelle des H • (• D) -Rest 15 durchgeführt werden. Abbildung 1. Einrichtung zur Untersuchung der Quelle von reaktiven Sauerstoffspezies verwendet. Das Plasma wurde in ein Quarzglasrohr erzeugt (4 mm Innendurchmesser, 1 mm Wandstärke) mit dem Heliumzufuhrgas. Die Speisegasstrom betrug 2 slm. Das Einsatzgas enthaltene H 2 O - Dampf eingeführt , wie oben angegeben. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54765/54765fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54765/54765fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/54765/54765fig2.jpg" /> Figur 2. Ein EPR - Spektrum der Mischung von DMPO-H, OH DMPO- 16 und 17 DMPO- OH Radikale induzierte Addukte in der Lösung von DMPO in H 2 17 </sup&gt; O ausgesetzt Plasma. Die Analyse wurde durchgeführt , um die Spektren Simulationssoftware in der Hyperfein- Werten Literatur 16. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54765/54765fig2large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54765/54765fig2large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Tabelle 1" src="/files/ftp_upload/54765/54765tbl1.jpg" /> Tabelle 1 Konzentration des DMPO- 16 OH und DMPO- 17 OH - Radikal - Addukte und die Menge an H 2 16 O in der flüssigen H 2 17 O Probe nach der Plasmaexposition. Die absoluten Mengen von Addukten Konzentrationen wurden unter Verwendung der Kalibrierungs EPR erhalten mit dem stabilen Radikal 2,2,6,6-tetramethylpiperidin 1-oxyl (TEMPO). Im Fall ohne Zusatz von Wasserdampf (Eintrag 1), war eine Restfeuchte im Beschickungsgas. Die relativen Mengen an H 2 17 O und H 2 16 O in der flüssigen Probe wurden unter Verwendung einer Hydrolysereaktion Zimtsäurechlorid bestimmt eine Mischung 16 O- und 17 O-Zimtsäuren bei Reaktion mit dem post-Plasmaexposition Lösung ergab. Die resultierende Mischung wurde durch hochauflösende Massenspektrometrie analysiert , wie an anderer Stelle beschrieben 15.

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An Atmospheric Pressure Plasma Setup to Investigate the Reactive Species Formation

An experimental setup was created for the helium-operated kHz frequency plasma jet. The setup includes a cage for the plasma power supply and jet and an in-house built reactor to monitor plasma-induced reactive species without the interference of the ambient atmosphere.

Ein Atmosphärendruck-Plasma-Setup die reaktive Spezies Formation zur Untersuchung

Non-thermal atmospheric pressure (&#39;cold&#39;) plasmas have received increased attention in recent years due to their significant biomedical potential. ...

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9.8K Aufrufe.  University of York. An experimental setup was created for the helium-operated kHz frequency plasma jet. The setup includes a cage for the plasma power supply and jet and an in-house built reactor to monitor plasma-induced reactive species without the interference of the ambient atmosphere. 

Serie: An Atmospheric Pressure Plasma Setup to Investigate the Reactive Species Formation

Encapsulation and Permeability Characteristics of Plasma Polymerized Hollow Particles

In this protocol, core-shell nanostructures are synthesized by plasma enhanced chemical vapor deposition. We produce an amorphous barrier by plasma polymerization of isopropanol on various solid substrates, including silica and potassium chloride. This versatile technique is used to treat nanoparticles and nanopowders with sizes ranging from 37 nm to 1 micron, by depositing films whose thickness can be anywhere from 1 nm to upwards of 100 nm. Dissolution of the core allows us to study the rate of permeation through the film. In these experiments, we determine the diffusion coefficient of KCl through the barrier film by coating KCL nanocrystals and subsequently monitoring the ionic conductivity of the coated particles suspended in water. The primary interest in this process is the encapsulation and delayed release of solutes. The thickness of the shell is one of the independent variables by which we control the rate of release. It has a strong effect on the rate of release, which increases from a six-hour release (shell thickness is 20 nm) to a long-term release over 30 days (shell thickness is 95 nm). The release profile shows a characteristic behavior: a fast release (35% of the final materials) during the first five minutes after the beginning of the dissolution, and a slower release till all of the core materials come out.

We have used plasma enhanced chemical vapor deposition to deposit thin films ranging from a few nm to several 100 nm on nano-sized particles of various materials. We subsequently etch the core material to produce hollow nanoshells whose permeability is controlled by the thickness of the shell. We characterize the permeability of these coatings to small solutes and demonstrate that these barriers can provide sustained release of the core material over several days.

Encapsulation und Permeabilitätseigenschaften von plasmapolymerisierten Hohlteilchen

In this protocol, core-shell nanostructures are synthesized by plasma enhanced chemical vapor deposition. We produce an amorphous barrier by plasma ...

Forschung

Ingenieurwesen

Synthesis and Microdiffraction at Extreme Pressures and Temperatures

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary interiors, design materials with novel properties, understand the mechanical behavior of materials exposed to very high stresses as in explosions or impacts. Synthesis and structural analysis of materials at extreme conditions of pressure and temperature entails remarkable technical challenges. In the laser heated diamond anvil cell (LH-DAC), very high pressure is generated between the tips of two opposing diamond anvils forced against each other; focused infrared laser beams, shined through the diamonds, allow to reach very high temperatures on samples absorbing the laser radiation. When the LH-DAC is installed in a synchrotron beamline that provides extremely brilliant x-ray radiation, the structure of materials under extreme conditions can be probed in situ. LH-DAC samples, although very small, can show highly variable grain size, phase and chemical composition. In order to obtain the high resolution structural analysis and the most comprehensive characterization of a sample, we collect diffraction data in 2D grids and combine powder, single crystal and multigrain diffraction techniques. Representative results obtained in the synthesis of a new iron oxide, Fe4O5 1 will be shown.

The laser heated diamond anvil cell combined with synchrotron micro-diffraction techniques allows researchers to explore the nature and properties of new phases of matter at extreme pressure and temperature (PT) conditions. Heterogeneous samples can be characterized in situ under high pressure by 2D mapping and combined powder, single-crystal and multigrain diffraction approaches.

Synthese und Mikrodiffraktion bei extremen Drücken und Temperaturen

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary ...

Using Neutron Spin Echo Resolved Grazing Incidence Scattering to Investigate Organic Solar Cell Materials

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped crystallites. Neutrons are passed through two well defined regions of magnetic field; one before and one after the sample. The two magnetic field regions have opposite polarity and are tuned such that neutrons travelling through both regions, without being perturbed, will undergo the same number of precessions in opposing directions. In this case the neutron precession in the second arm is said to &#34;echo&#34; the first, and the original polarization of the beam is preserved. If the neutron interacts with a sample and scatters elastically the path through the second arm is not the same as the first and the original polarization is not recovered. Depolarization of the neutron beam is a highly sensitive probe at very small angles (&#60;50&#160;&#956;rad) but still allows a high intensity, divergent beam to be used. The decrease in polarization of the beam reflected from the sample as compared to that from the reference sample can be directly related to structure within the sample.
In comparison to scattering observed in neutron reflection measurements the SERGIS signals are often weak and are unlikely to be observed if the in-plane structures within the sample under investigation are dilute, disordered, small in size and polydisperse or the neutron scattering contrast is low. Therefore, good results will most likely be obtained using the SERGIS technique if the sample being measured consist of thin films on a flat substrate and contain scattering features that contains a high density of moderately sized features (30 nm to 5 &#181;m) which scatter neutrons strongly or the features are arranged on a lattice. An advantage of the SERGIS technique is that it can probe structures in the plane of the sample.

Progress has been made in utilizing spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) as a neutron scattering technique to probe the length-scales in irregular samples. Crystallites of [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester have been probed using the SERGIS technique and the results confirmed by optical and atomic force microscopy.

Mit Neutron Spin Echo Gelöste Grazing Incidence Scattering zur Untersuchung organischer Solarzellenmaterialien

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped ...

How to Ignite an Atmospheric Pressure Microwave Plasma Torch without Any Additional Igniters

This movie shows how an atmospheric pressure plasma torch can be ignited by microwave power with no additional igniters. After ignition of the plasma, a stable and continuous operation of the plasma is possible and the plasma torch can be used for many different applications. On one hand, the hot (3,600 K gas temperature) plasma can be used for chemical processes and on the other hand the cold afterglow (temperatures down to almost RT) can be applied for surface processes. For example chemical syntheses are interesting volume processes. Here the microwave plasma torch can be used for the decomposition of waste gases which are harmful and contribute to the global warming but are needed as etching gases in growing industry sectors like the semiconductor branch. Another application is the dissociation of CO2. Surplus electrical energy from renewable energy sources can be used to dissociate CO2 to CO and O2. The CO can be further processed to gaseous or liquid higher hydrocarbons thereby providing chemical storage of the energy, synthetic fuels or platform chemicals for the chemical industry. Applications of the afterglow of the plasma torch are the treatment of surfaces to increase the adhesion of lacquer, glue or paint, and the sterilization or decontamination of different kind of surfaces. The movie will explain how to ignite the plasma solely by microwave power without any additional igniters, e.g., electric sparks. The microwave plasma torch is based on a combination of two resonators &#8212; a coaxial one which provides the ignition of the plasma and a cylindrical one which guarantees a continuous and stable operation of the plasma after ignition. The plasma can be operated in a long microwave transparent tube for volume processes or shaped by orifices for surface treatment purposes.

This movie shows how an atmospheric plasma torch can be ignited by microwaves with no additional igniters and provides a stable and continuous plasma operation suitable for plenty of applications.

Wie man eine Atmosphärischer Druck Mikrowellenplasmabrenner zünden ohne zusätzliche Zünder

This movie shows how an atmospheric pressure plasma torch can be ignited by microwave power with no additional igniters. After ignition of the plasma, a ...

Development of an Experimental Setup for the Measurement of the Coefficient of Restitution under Vacuum Conditions

The Discrete Element Method is used for the simulation of particulate systems to describe and analyze them, to predict and afterwards optimize their behavior for single stages of a process or even an entire process. For the simulation with occurring particle-particle and particle-wall contacts, the value of the coefficient of restitution is required. It can be determined experimentally. The coefficient of restitution depends on several parameters like the impact velocity. Especially for fine particles the impact velocity depends on the air pressure and under atmospheric pressure high impact velocities cannot be reached. For this, a new experimental setup for free-fall tests under vacuum conditions is developed. The coefficient of restitution is determined with the impact and rebound velocity which are detected by a high-speed camera. To not hinder the view, the vacuum chamber is made of glass. Also a new release mechanism to drop one single particle under vacuum conditions is constructed. Due to that, all properties of the particle can be characterized beforehand.

The coefficient of restitution is a parameter that describes the loss of kinetic energy during collision. Here, a free-fall setup under vacuum conditions is developed to be able to determine the coefficient of restitution parameter for particles in micrometer range with high impact velocities.

Entwicklung eines Versuchsaufbau zur Messung des Restitutionskoeffizienten unter Vakuumbedingungen

The Discrete Element Method is used for the simulation of particulate systems to describe and analyze them, to predict and afterwards optimize their ...

Using Synchrotron Radiation Microtomography to Investigate Multi-scale Three-dimensional Microelectronic Packages

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data acquisition times with high spatial resolution. In the electronics industry there is serious interest in performing failure analysis on 3D microelectronic packages, many which contain multiple levels of high-density interconnections. Often in tomography there is a trade-off between image resolution and the volume of a sample that can be imaged. This inverse relationship limits the usefulness of conventional computed tomography (CT) systems since a microelectronic package is often large in cross sectional area 100-3,600 mm2, but has important features on the micron scale. The micro-tomography beamline at the Advanced Light Source (ALS), in Berkeley, CA USA, has a setup which is adaptable and can be tailored to a sample&#39;s properties, i.e., density, thickness, etc., with a maximum allowable cross-section of 36 x 36 mm. This setup also has the option of being either monochromatic in the energy range ~7-43 keV or operating with maximum flux in white light mode using a polychromatic beam. Presented here are details of the experimental steps taken to image an entire 16 x 16 mm system within a package, in order to obtain 3D images of the system with a spatial resolution of 8.7 &#181;m all within a scan time of less than 3 min. Also shown are results from packages scanned in different orientations and a sectioned package for higher resolution imaging. In contrast a conventional CT system would take hours to record data with potentially poorer resolution. Indeed, the ratio of field-of-view to throughput time is much higher when using the synchrotron radiation tomography setup. The description below of the experimental setup can be implemented and adapted for use with many other multi-materials.

For this study synchrotron radiation micro-tomography, a non-destructive three-dimensional imaging technique, is employed to investigate an entire microelectronic package with a cross-sectional area of 16 x 16 mm. Due to the synchrotron&#39;s high flux and brightness the sample was imaged in just 3 min&#160;with an 8.7 &#181;m spatial resolution.

Mit Synchrotronstrahlung Mikrotomographie Mehrskalige Dreidimensionale Mikroelektronische Bauteile zur Untersuchung

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data ...

Spark Plasma Sintering Apparatus Used for the Formation of Strontium Titanate Bicrystals

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with one twist grain boundary. This apparatus utilizes high uniaxial pressure and a pulsed direct current for rapid consolidation of material. Diffusion bonding of strontium titanate bicrystals without fracture, in a spark plasma sintering apparatus, is possible at high pressures due to the unusual temperature dependent plasticity behavior of strontium titanate. We demonstrate a method for the successful formation of bicrystals at accelerated time scales and lower temperatures in a spark plasma sintering apparatus compared to bicrystals formed by conventional diffusion bonding parameters. Bond quality was verified by scanning electron microscopy. A clean and atomically abrupt interface containing no secondary phases was observed using transmission electron microscopy techniques. Local changes in bonding across the boundary was characterized by simultaneous scanning transmission electron microscopy and spatially resolved electron energy-loss spectroscopy.

A viable technique for the formation of strontium titanate bicrystals at high pressure and fast heating rate via the spark plasma sintering apparatus is developed.

Spark Plasma Sintering Gerät verwendet für die Bildung von Strontiumtitanat Bikristalle

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with ...

New Application of an Atmospheric Pressure Plasma Jet as a Neuro-protective Agent Against Glucose Deprivation-induced Injury of SH-SY5Y Cells

The atmospheric pressure plasma jet (APPJ) has attracted the attention of many researchers from multiple disciplines in recent years because its emissions include multiple types of reactive nitrogen species (RNS) and reactive oxygen species (ROS). Our previous study has shown the cytoprotective effect of the APPJ against oxidative stress-induced injuries. The aim of the present study is to provide a detailed in vitro treatment protocol regarding the neuroprotective applications of helium APPJs on glucose deprivation-induced injury in SH-SY5Y cells. The SH-SY5Y human neuroblastoma-derived cell line was maintained in RPMI 1640 medium supplemented with 15% fetal calf serum. The culture medium was then changed to RPMI 1640 without glucose before APPJ treatment. After a 1 h incubation in a cell incubator, cell viability was determined using Cell Counting Kit 8. The results showed that, compared to the glucose deprivation group, cells treated with APPJ exhibited significantly increased cell viability in a dose-dependent manner, with 8 s/well observed as an optimal dose. Meanwhile, helium flow had no effect on the glucose deprivation-induced cell impairment. Our results indicated that APPJ could be potentially used as a treatment method for the diseases in the central nervous system related to glucose deprivation. This protocol could also be used as a cytoprotective application for other cells with different impairments, but the cell culture and APPJ treatment conditions should be readjusted, and the treatment dose must be relatively low.

A protocol for the neuroprotective application of low-dose atmospheric pressure plasma treatment on glucose deprivation-induced SH-SY5Y injuries.

Neue Anwendung ein Atmosphärendruck-Plasma-Jet als eine neuroprotektive Mittel gegen Glukose Deprivation-induzierten Schädigung des SH-SY5Y Zellen

The atmospheric pressure plasma jet (APPJ) has attracted the attention of many researchers from multiple disciplines in recent years because its emissions ...

Atmospheric Pressure Fabrication of Large-Sized Single-Layer Rectangular SnSe Flakes

Tin selenide (SnSe) belongs to the family of layered metal chalcogenide materials with a buckled structure like phosphorene, and has shown potential for applications in two-dimensional nanoelectronics devices. Although many methods to synthesize SnSe nanocrystals have been developed, a simple way to fabricate large-sized single-layer SnSe flakes remains a great challenge. Herein, we show the experimental method to directly grow large-sized single-layer rectangular SnSe flakes on commonly used SiO2/Si insulating substrates using a straightforward two-step fabrication method in an atmospheric pressure quartz tube furnace system. The single-layer rectangular SnSe flakes with an average thickness of ~6.8 &#197; and lateral dimensions of about 30 &#181;m &#215; 50 &#181;m were fabricated by a combination of vapor transport deposition technique and nitrogen etching route. We characterized the morphology, microstructure, and electrical properties of the rectangular SnSe flakes and obtained excellent crystallinity and good electronic properties. This article about the two-step fabrication method can help researchers grow other similar two-dimensional, large-sized, single-layer materials using an atmospheric pressure system.

A protocol is presented demonstrating a two-step fabrication technique to grow large-sized single-layer rectangular shaped SnSe flakes on low-cost SiO2/Si dielectrics wafers in an atmospheric pressure quartz tube furnace system.

Atmosphärendruck-Herstellung von großformatigen Einzellagen-rechteckige SnSe Flocken

Tin selenide (SnSe) belongs to the family of layered metal chalcogenide materials with a buckled structure like phosphorene, and has shown potential for ...

Nerve Stem Cell Differentiation by a One-step Cold Atmospheric Plasma Treatment In Vitro

As the development of physical plasma technology, cold atmospheric plasmas (CAPs) have been widely investigated in decontamination, cancer treatment, wound healing, root canal treatment, etc., forming a new research field named plasma medicine. Being a mixture of electrical, chemical, and biological reactive species, CAPs have shown their abilities to enhance nerve stem cells differentiation both in vitro and in vivo and are becoming a promising way for neurological disease treatment in the future. The much more exciting news is that using CAPs may realize one-step, and safely directed, differentiation of neural stem cells (NSCs) for tissue transportation. We demonstrate here the detailed experimental protocol of using a self-made CAP jet device to enhance NSC differentiation in C17.2-NSCs and primary rat neural stem cells, as well as observing the cell fate by inverted and fluorescence microscopy. With the help of immunofluorescence staining technology, we found both the NSCs showed an accelerated differential rate than the untreated group, and ~75% of the NSCs selectively differentiated into neurons, which are mainly mature, cholinergic, and motor neurons.

Nerve Stem Cell Differentiation by a One-step Cold Atmospheric Plasma Treatment In Vitro

This protocol aims to provide detailed experimental steps of a cold atmospheric plasma treatment on neural stem cells and immunofluorescence detection for differentiation enhancement.

Nerv-Stammzell-Differenzierung durch ein einstufiges kalt atmosphärischem Plasma Behandlung In-vitro-

As the development of physical plasma technology, cold atmospheric plasmas (CAPs) have been widely investigated in decontamination, cancer treatment, ...