The authors would like to thank the Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen &#8222;Otto von Guericke&#8220; e.V., AiF (German Federation of Industrial Research Associations) and the Deutsche Forschungsgemeinschaft, DFG (German Research Foundation) for partly funding the presented work under contract number 14248 and STR 662/4-1, respectively.

1. Mesure du magnétron Remarque: Le schéma du dispositif expérimental permettant de mesurer le magnétron est représenté sur la figure 1A. <ol><li> Connectez le magnétron à un isolant constitué d&#39;un circulateur et une charge d&#39;eau avec 10 vis. </li><li> Connectez l&#39;isolant à un coupleur directionnel avec 10 vis. </li><li> Connecter le coupleur directionnel à une deuxième charge de l&#39;eau 10 avec des vis. </li><li> Fournir toutes les charges d&#39;eau avec de l&#39;eau. </li><li> Étalonner l&#39;analyseur de spectre avec sa fonction d&#39;étalonnage selon le protocole du fabricant. </li><li> Connecter un atténuateur 20 dB à l&#39;analyseur de spectre en branchant la atténuateur 20 dB à l&#39;analyseur de spectre. Remarque: Le 20 dB atténuateur est utilisé pour protéger l&#39;analyseur de spectre de puissances trop élevées au-dessus de 1 W. </li><li> Branchez le 20 dB atténuateur équipée analyseur de spectre à l&#39;extrémité du câble coaxial équipé d&#39;un connecteur BNC en branchant le cocâble coaxial dans l&#39;atténuateur 20 dB. </li><li> Connectez l&#39;extrémité du câble coaxial équipé d&#39;un connecteur N pour le coupleur directionnel en branchant le câble coaxial pour le câble directionnelle. </li><li> Allumer le magnétron via le bloc d&#39;alimentation et le spectre de l&#39;onde hyperfréquence émise est affichée sur l&#39;analyseur de spectre. </li><li> Si nécessaire, ajuster l&#39;abscisse affiché, coordonner et de leur résolution, selon le manuel de l&#39;analyseur de spectre. </li><li> Pour mesurer la fréquence de l&#39;onde hyperfréquence de sortie en fonction de la puissance micro-onde, augmenter la puissance des micro-ondes à partir de 10% au maximum de la puissance de sortie de 5% à 10% étapes et pour chaque étape de déterminer la fréquence de l&#39;amplitude maximale du spectre affichée par l&#39;analyseur de spectre. Remarque: En général, le spectre de fréquence d&#39;un magnétron en dessous de 10% de sa puissance de sortie maximale est très large, présente de nombreux pics différents et par conséquent ne est pas utilisable. </li></ol> 2. Réglage deLa fréquence de résonance Remarque: Le schéma du dispositif expérimental pour la mesure et le réglage de la fréquence de résonance est représenté sur la figure 2A. <ol><li> Calibrer l&#39;analyseur de réseau avec le kit de calibrage pour le fonctionnement S11 (selon le protocole du fabricant). </li><li> Branchez le câble coaxial par la N-connecteur coaxial à la partie d&#39;une transition de guidage coaxial-onde rectangulaire en branchant le câble coaxial à l&#39;onde-guide transition coaxiale à l&#39;autre. </li><li> Connectez la partie rectangulaire de la transition de guidage coaxial-onde rectangulaire à un tuner trois de l&#39;arbre avec 10 vis. </li><li> Connecter le tuner trois stub à l&#39;assemblage de la torche plasma micro-ondes avec 10 vis. </li><li> Dans le menu de l&#39;analyseur commutateur de réseau à l&#39;exploitation S11. </li><li> Dans le menu de l&#39;analyseur de réseau de passer en mode de ROS ou en mode connecté. </li><li> Ajuster de façon itérative la fréquence de résonance de l&#39;ensemble formant torche à plasma micro-onde à la mesure Fréquence du magnétron à une puissance de sortie de 25% - 60% de la puissance maximale de sortie de la buse en déplaçant de haut en bas. La fréquence de résonance de l&#39;ensemble formant torche à plasma micro-onde est donnée par l&#39;inclinaison de la mesure du paramètre S11 tel que représenté sur la figure 2B. Réglez cette trempette en déplaçant la buse de haut en bas à la fréquence recommandée. </li><li> Lorsque la fréquence de résonance est ajustée, verrouiller la position de la buse avec l&#39;écrou de blocage. </li><li> Augmentation de la puissance micro-ondes vers l&#39;avant de manière itérative en ajustant les trois ergots du tuner trois tampon en déplaçant le moignons de haut en bas. La puissance micro-ondes absorbée par l&#39;ensemble de torche à plasma micro-onde est donnée par la profondeur du creux du paramètre S11. Ainsi, de maximiser cette trempette en ajustant les talons du tuner trois moignon. Généralement, il suffit que deux des trois talons sont utilisés. </li></ol> 3. allumage du plasma <ol><li> Porter des lunettes de protection UV depuis le plasma émet radia UVtion. Actionner la torche à plasma sous ventilation de gaz locale depuis le plasma produit des oxydes de nitrure. </li><li> Raccorder la structure de torche à plasma à micro-ondes avec le résonateur coaxial ajusté (buse est verrouillé) et le talon ajusté trois tuner au magnétron équipé d&#39;un isolateur constitué par un circulateur relié à une charge d&#39;eau. </li><li> Connectez l&#39;alimentation en gaz à la torche plasma micro-onde. </li><li> Allumez l&#39;alimentation en gaz de 5 à 20 slm. </li><li> Depuis rayonnement micro-ondes, à doses élevées est nuisible surtout pour les yeux, vérifier qu&#39;il n&#39;y a pas de fuites de micro-ondes. <ol><li> Pour ce faire, mettez le micro-ondes à une puissance très faible de 10% à 12% et de vérifier toutes les connexions à micro-ondes avec un compteur de micro-ondes pour les fuites. </li><li> Se il ya des fuites les supprimer complètement avant d&#39;augmenter la puissance de micro-ondes ou faire fonctionner la torche plasma micro-onde. </li></ol></li><li> Se il n&#39;y a pas de fuites allumer le micro-ondes à partir de faibles puissances de 10% et d&#39;augmenter le micropuissance rowave lentement à l&#39;intérieur de 10 à 60 secondes jusqu&#39;à ce que le plasma se allume dans le tube de quartz de la torche à plasma micro-ondes. </li><li> Observer attentivement si et où le plasma se allume mais être prudent avec micro-ondes rayonnées éventuellement. Utilisez de préférence un miroir pour l&#39;observation de l&#39;allumage du plasma. </li><li> Si aucun plasma ne se enflamme, coupez l&#39;alimentation de micro-ondes et de vérifier soigneusement si la puissance de micro-ondes est correctement couplée dans le résonateur coaxial et non erronée à d&#39;autres composants en les chauffant ou même leur nuire. Vérifiez si certains composants sont chauffés se. <ol><li> Si un composant se réchauffe - ce est à dire, la puissance de micro-ondes est erronée - déplacer tous les talons de l&#39;accordeur de trois talon de sortir du guide et les ajuster pour maximiser le couplage de micro-ondes dans l&#39;ensemble de torche à plasma comme décrit dans l&#39;étape 2.9. Puis recommencer à l&#39;étape 3.1. </li><li> Ajuster la fréquence de résonance du résonateur coaxial de la torche à plasma à la fréquence d&#39;envoi de la magnetron à une puissance de micro-ondes suffisamment rendement élevé de 25% à 60% de la puissance maximale de sortie de l&#39;analyseur de réseau tel que décrit à l&#39;étape 2. Pour améliorer le contact, régler la fréquence de résonance du résonateur coaxial comme décrit dans l&#39;étape 2 à un niveau supérieur puissance de sortie. Puis recommencer à l&#39;étape 3.1. </li></ol></li><li> Si le plasma se allume quelque part dans la torche à plasma et ne passe pas automatiquement en mode coaxial ou cylindrique, varier le flux de puissance micro-ondes jusqu&#39;à ce que le gaz fourni et il brûle en mode cylindrique. </li><li> Lorsque le plasma brûle en mode cylindrique, ajuster de façon itérative les talons du tuner trois stub en les déplaçant vers le haut et vers le bas de sorte que la totalité de la puissance micro-ondes fournie est absorbée par le plasma et la puissance micro-onde réfléchi devient zéro. Remarque: Si une diode à micro-ondes est reliée à la charge de l&#39;eau et à l&#39;entrée correspondante de l&#39;unité de commande, la puissance micro-onde réfléchie est affichée à l&#39;unité de la puissance micro-onde d&#39;alimentation de commande.Comment faire cela est décrit dans le manuel de la puissance micro-ondes approvisionnement. </li><li> Lorsque les pouvoirs supérieurs à micro-ondes de 1,5 kW ou plus et les faibles débits de gaz de moins de 15 slm sont utilisés, vérifier soigneusement que le plasma ne touche pas les parois du tube de quartz. Le tube de quartz ne doit pas briller partout. </li><li> Si le tube de quartz se allume en rouge, diminuer la puissance de micro-ondes ou d&#39;augmenter le débit de gaz jusqu&#39;à ce qu&#39;il disparaît complètement. </li><li> Étant donné que les micro-ondes peuvent être rayonnée par le plasma en raison de la conductivité du plasma, de vérifier avec un appareil de mesure à micro-ondes que la puissance micro-onde rayonné est inférieur au seuil. </li><li> Si la puissance micro-onde rayonnée est supérieure au seuil, soustraire le plasma avec un treillis métallique dont la taille de maille est plus petite que la moitié de la longueur d&#39;onde des micro-ondes utilisées. </li></ol> Movie 4. Caméra haute vitesse de l&#39;allumage plasma Remarque: Comme l&#39;allumage du plasma et son passage à l&#39;état cylindrique est dans la plage dequelques centaines de millisecondes, ce processus peuvent être mieux étudiées au moyen d&#39;une caméra à haute vitesse. Cependant, il ne est pas nécessaire d&#39;observer le processus d&#39;allumage au moyen d&#39;une caméra à grande vitesse à chaque fois que le plasma est allumé. <ol><li> Placer la lentille de la caméra grande vitesse en avant de la torche à plasma micro-onde en regardant à travers la fente de diagnostic à l&#39;avant de la torche à plasma. </li><li> Ajuster jusqu&#39;à ce que la caméra est pointée dans le résonateur coaxial à la pointe de la buse métallique. </li><li> Mise au point sur la pointe de la buse métallique. </li><li> Lancer l&#39;enregistrement avec 1000 fps (images par seconde) de la caméra à haute vitesse. </li><li> Allumer le plasma comme décrit dans l&#39;article 3. </li></ol> 5. Fonctionnement plasma stable et continue Remarque: lorsque le plasma a été allumé en mode cylindrique et le tuner trois tampon a été ajusté pour maximiser l&#39;absorption de la puissance micro-ondes par le plasma stable et un continue fonctionnement de la torche à plasma est possible. <ol><li> Ajuster la dimension - le prolongement radial et axial - du plasma à la dimension souhaitée en faisant varier la puissance micro-ondes fourni entre la puissance maximale de sortie et 10% et le débit de gaz entre 10 et 70 slm. Conserver la dimension radiale limitée au diamètre du tube de quartz. Le plasma ne doit pas toucher la paroi du tube de quartz qui signifie que le tube de quartz ne doit pas briller. </li><li> Pour mettre en forme le plasma à des formes différentes, utiliser un tube de quartz court qui ne confine le plasma à l&#39;intérieur du résonateur cylindrique et un orifice de placer sur le dessus de l&#39;assemblage de torche à plasma. </li><li> Si nécessaire, fixer les orifices avec quelques vis. </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

Le film présenté explique comment une inflammation d&#39;une pression atmosphérique plasma micro-ondes sans allumeurs supplémentaires peut être réalisé, les principes de base de cette torche à plasma micro-onde, son ajustement, le processus d&#39;allumage du plasma et son fonctionnement stable et continue. Comme décrit dans l&#39;introduction, il existe déjà différents types de torches à plasma à micro-ondes, mais aucun de ceux fournissent un allumage du plasma sans allumeurs supplémentaires ainsi que des...

Torches à plasma à micro-ondes de pression atmosphériques offrent une variété d&#39;applications différentes. D&#39;une part, ils peuvent être utilisés pour des procédés chimiques et de volume, d&#39;autre part leur plasma post-décharge peut être appliqué pour le traitement de surfaces. Comme traitement de surface traite le traitement pour augmenter l&#39;adhérence de la colle, de la peinture ou de la laque ou la décontamination ou la stérilisation de surfaces peuvent être nommés. Le plasma chaud et réactif lui-même peut être utilisé pour les procédés de volume tels que la décomposition des gaz résiduaires 1-7. Ces gaz résiduaires sont nuisibles, contribuent au réchauffement mondial et peuvent difficilement être dégradés conventionnelle. Cependant, ils sont nécessaires dans les secteurs industriels de plus en plus comme la branche de semi-conducteurs. D&#39;autres applications sont la synthèse chimique comme la dissociation de CO 2 et de CO ou CH 2 O 4 de carbone et d&#39;hydrogène 8,9. L&#39;énergie électrique excédentaire à partir de sources d&#39;énergie renouvelables peut être utilisée pour dissocier CO <sub&gt; 2 en CO et O 2. Le CO peut être traité en outre en hydrocarbures supérieurs qui peuvent être utilisés en tant que combustibles de synthèse pour le transport, la plate-forme comme produits chimiques pour l&#39;industrie chimique ou le stockage de produits chimiques. Il ya quelques torches à plasma à micro-ondes, mais la plupart d&#39;entre eux présentent des inconvénients: Ils ne ont que de très petits volumes de plasma, doivent allumeurs supplémentaires, doivent refroidissement du réacteur à plasma ou ne peuvent être exploités en mode pulsé 10-18. La torche à plasma hyperfréquence présenté dans ce film offre un allumage du plasma uniquement avec la puissance micro-onde muni d&#39;aucun allumeurs supplémentaires ainsi que d&#39;un fonctionnement stable et continu sans aucun refroidissement du réacteur à plasma pour une large gamme de paramètres de fonctionnement et peut être utilisé pour toutes les applications mentionnées ci-dessus. La torche à plasma micro-ondes est fondé sur une combinaison de deux résonateurs coaxiaux: l&#39;une cylindrique et une une. Le résonateur cylindrique a une faible qualité et est opérated dans le célèbre E 010 -mode avec le champ électrique plus élevée en son centre. Résonateur coaxial se trouve au-dessous du résonateur cylindrique et se compose d&#39;une buse métallique mobile en combinaison avec une alimentation en gaz tangentielle. La haute qualité du résonateur coaxial présente une courbe de résonance très étroite mais profonde. En raison de la haute qualité du résonateur coaxial un champ électrique élevé peut être atteint ce qui est nécessaire pour l&#39;allumage du plasma. Toutefois, la haute qualité du résonateur coaxial est associé à une courbe de résonance très étroit et par conséquent la fréquence de résonance doit correspondre parfaitement à la fréquence de l&#39;onde hyperfréquence fournie. Étant donné que les décalages de fréquence de résonance après l&#39;allumage du plasma en raison de la permittivité du plasma, le micro-ondes ne peut plus pénétrer dans le résonateur coaxial. Pour le fonctionnement en continu du plasma du résonateur cylindrique avec une basse qualité et une courbe de résonance large est nécessaire. Un apport supplémentaire de gaz axiale via la buse métallique du résonateur coaxial est possible. Le plasma est allumé et confiné dans un tube transparent aux micro-ondes, par exemple un tube en quartz. La permittivité du tube de quartz affecte également la fréquence de résonance. Étant donné que le quartz présente une permittivité de&gt; 1, le volume du résonateur est pratiquement cylindrique élargie qui conduit à une fréquence de résonance inférieure. Ce phénomène doit être pris en considération lorsque les dimensions du résonateur cylindrique sont conçus. Une discussion détaillée de la façon dont la fréquence de résonance est affectée par le tube de quartz inséré peut être trouvé dans la référence 23. Si un tube long et prolongé quartz est utilisé, il peut également agir en tant que chambre de réaction pour les procédés de volume. Toutefois, pour les traitements de surface du plasma peut également être mis en forme différemment par différents types d&#39;orifices. Le micro-ondes est fourni par l&#39;intermédiaire d&#39;un guide d&#39;onde rectangulaire à partir du magnétron. Pour éviter les nuisances sonores de l&#39;utilisation d&#39;une faible ondulation magnétron est recommterminé. Le magnétron qui est utilisé dans le film est une faible ondulation. Pour l&#39;allumage du plasma du résonateur coaxial haute qualité est utilisé pendant un fonctionnement stable et continu est fourni par le résonateur cylindrique. Pour réaliser l&#39;allumage du plasma par le résonateur coaxial haute qualité de la fréquence de résonance de ce résonateur doit correspondre parfaitement à la fréquence des micro-ondes fournie par le magnétron utilisé. Comme toutes les magnétrons ne émettent pas leur fréquence de micro-ondes à la fréquence nominale exactement et que la fréquence est fonction de la puissance de sortie, le magnétron doit être mesurée avec un analyseur de spectre. La fréquence de résonance du résonateur coaxial peut être ajustée en déplaçant la buse métallique de haut en bas. Cette fréquence de résonance peut être mesurée et par conséquent également ajustée à la fréquence d&#39;émission du magnétron est utilisé avec un analyseur de réseau. Pour atteindre le champ électrique élevé à la pointe de la buse, nécessaire pour l&#39;allumagedu plasma, un tuner trois tampon est nécessaire en plus. Ce trois syntoniseur à ligne est un composant à micro-ondes utilisée. Le tuner trois tampon est monté entre la torche à plasma micro-onde et le magnétron. Après la fréquence de résonance du résonateur coaxial est réglée, la puissance incidente est maximisée et la puissance réfléchie minimisé en ajustant de manière itérative les talons du tuner trois stub. Après avoir réglé la fréquence de résonance du résonateur coaxial ainsi que d&#39;avoir maximisé les puissances directes au moyen du tuner trois stub, le plasma de la torche plasma micro-ondes peut être allumé lorsque la torche plasma micro-ondes est reliée à un magnétron. Pour l&#39;allumage du plasma d&#39;une puissance minimale à micro-ondes d&#39;environ 0,3 à 1 kW est suffisant. Le plasma se enflamme dans le résonateur coaxial. Après l&#39;allumage du plasma de la fréquence de résonance du résonateur coaxial est décalée à cause de la permittivité diélectrique du plasma et l&#39;onde hyperfréquence ne peuventpénétrer plus dans le résonateur coaxial. Ainsi, les commutateurs de plasma provenant du mode coaxial dans son mode cylindrique beaucoup plus étendue brûlant librement debout-dessus de la buse métallique au centre du résonateur cylindrique. Étant donné que la qualité du mode cylindrique est très faible et présente une courbe de résonance large par conséquent, le micro-ondes peut toujours pénétrer dans le résonateur cylindrique en dépit du changement de la fréquence de résonance due à la permittivité diélectrique du plasma. Ainsi, un fonctionnement continu et stable du plasma en mode cylindrique est fournie par la torche à plasma micro-ondes. Toutefois, pour parvenir à une absorption complète de la puissance micro-ondes fournie, toutes les souches des trois syntoniseur à ligne doivent être réajustés. Sinon, la puissance micro-ondes fourni ne est pas complètement absorbée par le plasma, mais un certain pourcentage de micro-ondes fournie est réfléchi et absorbé par la charge de l&#39;eau. Pour examiner l&#39;allumage du plasma dans le coaxialmode, puis son passage dans le mode cylindrique prolongée, l&#39;allumage du plasma est observée par une caméra à grande vitesse. Le film a présenté montrera comment la dépendance en fréquence du magnétron est mesurée, la fréquence de résonance du résonateur coaxial est ajustée, la façon dont la puissance incidente est maximisée et la façon dont le plasma est allumé par la puissance micro-ondes fourni. L&#39;enregistrement de la caméra haute vitesse se affiche ainsi.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2 kW magnetron</td>
			<td>Muegge&#160;</td>
			<td>MH2000S 211BA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2 kW power supply</td>
			<td>Muegge&#160;</td>
			<td>ML2000D-111TC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>insulator - circulator with water load</td>
			<td>Muegge&#160;</td>
			<td>MW1003A-210EC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>water load</td>
			<td>Muegge&#160;</td>
			<td>MW1002E-260EC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>three stub tuner</td>
			<td>Muegge&#160;</td>
			<td>MW2009A-260ED</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>orifices</td>
			<td>homemade</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>microwave plasma torch</td>
			<td>homemade</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>spectrum analyzer</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>E4402B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>network analyzer</td>
			<td>Anritsu</td>
			<td>MS4662A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>calibration kit</td>
			<td>Anritsu</td>
			<td>model 3753</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>directional coupler</td>
			<td>homemade</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>20 dB attenuator</td>
			<td>Weinschee engineering</td>
			<td>20 dB AA57u8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>coaxial to rectangular wave guide transition</td>
			<td>Muegge&#160;</td>
			<td>MW5002A-260YD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>adaptor 7-16 to N connector</td>
			<td>Teleg&#228;rtner</td>
			<td>7-16/N Adaptor</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>coaxial cable</td>
			<td>Rosenberger Hochfrequenztechnik</td>
			<td>LU7_070_800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>high speed camera</td>
			<td>Photron</td>
			<td>fastcam SA5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>lens</td>
			<td>Revueflex</td>
			<td>makro revuenon 1:3.5/28mm</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>local gas ventilation</td>
			<td>Industrievertrieb Henning</td>
			<td>ACD220</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV protection glasses</td>
			<td>uvex</td>
			<td>HC-F9178265</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>microwave leakage tester</td>
			<td>conrad electronic</td>
			<td>not available</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>microwave survey meter</td>
			<td>Holaday industries inc.</td>
			<td>81273</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

how to ignite an atmospheric pressure microwave plasma torch without any additional igniters

Ce film montre comment une torche à plasma à pression atmosphérique peut être allumé en puissance micro-ondes sans allumeurs supplémentaires. Après l&#39;allumage du plasma, un fonctionnement stable et continu du plasma est possible, et la torche à plasma peut être utilisé pour de nombreuses applications différentes. D&#39;une part, le chaud (3600 K Température de gaz) plasma peut être utilisé pour les procédés chimiques et d&#39;autre part la rémanence à froid (températures à presque RT) peuvent être appliqués pour les processus de surface. Par exemple synthèses chimiques sont des procédés de volumes intéressants. Voici la torche à plasma à micro-ondes peut être utilisé pour la décomposition des gaz résiduaires qui sont nocifs et contribuent au réchauffement global, mais sont nécessaires comme la gravure gaz dans les secteurs de l&#39;industrie de plus en plus comme la branche des semi-conducteurs. Une autre application est la dissociation de CO 2. L&#39;énergie électrique excédentaire à partir de sources d&#39;énergie renouvelables peut être utilisée pour dissocier CO 2 à CO et O 2. Le CO peut être plus protransformés en hydrocarbures gazeux ou liquides supérieurs fournissant ainsi le stockage chimique de l&#39;énergie, des carburants de synthèse ou de produits chimiques de plate-forme pour l&#39;industrie chimique. Les applications de la rémanence de la torche à plasma sont le traitement de surfaces pour augmenter l&#39;adhérence de la laque, de la colle ou de la peinture, et la stérilisation ou la décontamination de différents types de surfaces. Le film explique comment allumer le plasma uniquement par la force de micro-ondes sans allumeurs supplémentaires, par exemple, des étincelles électriques. La torche à plasma micro-ondes est fondé sur une combinaison de deux résonateurs coaxiaux - un qui fournit une l&#39;allumage du plasma et un autre cylindrique qui garantit un fonctionnement stable et continu du plasma après l&#39;allumage. Le plasma peut être utilisé dans un tube transparent aux micro-ondes pendant longtemps procédés de volume ou de forme par des orifices à des fins de traitement de surface.

<html> Pour assurer un allumage du plasma sans allumeurs supplémentaires ainsi que d&#39;une opération de plasma stable et continue, un résonateur coaxial haute qualité avec une fréquence de résonance réglable a été combinée avec une faible qualité de résonateur cylindrique à une torche à plasma micro-ondes. Le schéma de cette torche à plasma est présenté dans la figure 3. Le plasma est confiné dans un tube transparent aux micro-ondes, ici un tube de quartz. Ce tube peut agir comme une...

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

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.

Comment Ignite une pression atmosphérique à micro-ondes de la flamme plasma sans aucune Allumeurs supplémentaires

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 ...

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19.3K vues.  University of Stuttgart. 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. 

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Microwave Photonics Systems Based on Whispering-gallery-mode Resonators

Microwave photonics systems rely fundamentally on the interaction between microwave and optical signals. These systems are extremely promising for various areas of technology and applied science, such as aerospace and communication engineering, sensing, metrology, nonlinear photonics, and quantum optics. In this article, we present the principal techniques used in our lab to build microwave photonics systems based on ultra-high Q whispering gallery mode resonators. First detailed in this article is the protocol for resonator polishing, which is based on a grind-and-polish technique close to the ones used to polish optical components such as lenses or telescope mirrors. Then, a white light interferometric profilometer measures surface roughness, which is a key parameter to characterize the quality of the polishing. In order to launch light in the resonator, a tapered silica fiber with diameter in the micrometer range is used. To reach such small diameters, we adopt the "flame-brushing" technique, using simultaneously computer-controlled motors to pull the fiber apart, and a blowtorch to heat the fiber area to be tapered. The resonator and the tapered fiber are later approached to one another to visualize the resonance signal of the whispering gallery modes using a wavelength-scanning laser. By increasing the optical power in the resonator, nonlinear phenomena are triggered until the formation of a Kerr optical frequency comb is observed with a spectrum made of equidistant spectral lines. These Kerr comb spectra have exceptional characteristics that are suitable for several applications in science and technology. We consider the application related to ultra-stable microwave frequency synthesis and demonstrate the generation of a Kerr comb with GHz intermodal frequency.

The customized techniques developed in our lab to build microwave photonics systems based on ultra-high Q whispering gallery mode resonators are presented. The protocols to obtain and characterize these resonators are detailed, and an explanation of some of their applications in microwave photonics is given.

Les systèmes photoniques à micro-ondes Basé sur des résonateurs-galerie-mode de chuchotement

Microwave photonics systems rely fundamentally on the interaction between microwave and optical signals. These systems are extremely promising for various ...

Recherche

Ingénierie

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.

Synthèse et Microdiffraction à des pressions et des températures extrêmes

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

Picoinjection of Microfluidic Drops Without Metal Electrodes

Existing methods for picoinjecting reagents into microfluidic drops require metal electrodes integrated into the microfluidic chip. The integration of these electrodes adds cumbersome and error-prone steps to the device fabrication process. We have developed a technique that obviates the needs for metal electrodes during picoinjection. Instead, it uses the injection fluid itself as an electrode, since most biological reagents contain dissolved electrolytes and are conductive. By eliminating the electrodes, we reduce device fabrication time and complexity, and make the devices more robust. In addition, with our approach, the injection volume depends on the voltage applied to the picoinjection solution; this allows us to rapidly adjust the volume injected by modulating the applied voltage. We demonstrate that our technique is compatible with reagents incorporating common biological compounds, including buffers, enzymes, and nucleic acids.

We have developed a technique for picoinjecting microfluidic drops that does not require metal electrodes. As such, devices incorporating our technique are simpler to fabricate and to use.

Picoinjection de microfluidique Drops Sans électrodes métalliques

Existing methods for picoinjecting reagents into microfluidic drops require metal electrodes integrated into the microfluidic chip. The integration of ...

Using Microwave and Macroscopic Samples of Dielectric Solids to Study the Photonic Properties of Disordered Photonic Bandgap Materials

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). In this article we will describe the methods for constructing and characterizing macroscopic disordered photonic structures using microwaves. The microwave regime offers the most convenient experimental sample size to build and test PBG media. Easily manipulated dielectric lattice components extend flexibility in building various 2D structures on top of pre-printed plastic templates. Once built, the structures could be quickly modified with point and line defects to make freeform waveguides and filters. Testing is done using a widely available Vector Network Analyzer and pairs of microwave horn antennas. Due to the scale invariance property of electromagnetic fields, the results we obtained in the microwave region can be directly applied to infrared and optical regions. Our approach is simple but delivers exciting new insight into the nature of light and disordered matter interaction.

Our representative results include the first experimental demonstration of the existence of a complete and isotropic PBG in a two-dimensional (2D) hyperuniform disordered dielectric structure. Additionally we demonstrate experimentally the ability of this novel photonic structure to guide electromagnetic waves (EM) through freeform waveguides of arbitrary shape.

Disordered structures offer new mechanisms for forming photonic bandgaps and unprecedented freedom in functional-defect designs. To circumvent the computational challenges of disordered systems, we construct modular macroscopic samples of the new class of PBG materials and use microwaves to characterize their scale-invariant photonic properties, in an easy and inexpensive manner.

Utilisation de micro-ondes et d&#39;échantillons macroscopiques des diélectriques solides pour étudier les propriétés photoniques désordonnés de bande interdite photonique Matériaux

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). ...

How to Build a Vacuum Spring-transport Package for Spinning Rotor Gauges

The spinning rotor gauge (SRG) is a high-vacuum gauge often used as a secondary or transfer standard for vacuum pressures in the range of 1.0 x 10-4 Pa to 1.0 Pa. In this application, the SRGs are frequently transported to laboratories for calibration. Events can occur during transportation that change the rotor surface conditions, thus changing the calibration factor. To assure calibration stability, a spring-transport mechanism is often used to immobilize the rotor and keep it under vacuum during transport. It is also important to transport the spring-transport mechanism using packaging designed to minimize the risk of damage during shipping. In this manuscript, a detailed description is given on how to build a robust spring-transport mechanism and shipping container. Together these form a spring-transport package. The spring-transport package design was tested using drop-tests and the performance was found to be excellent. The present spring-transport mechanism design keeps the rotor immobilized when experiencing shocks of several hundred g (g = 9.8 m/sec2 and is the acceleration due to gravity), while the shipping container assures that the mechanism will not experience shocks greater than about 100 g during common shipping mishaps (as defined by industry standards).

Here we describe how to build a robust spring-transport mechanism for a spinning rotor gauge. This device securely immobilizes the rotor and keeps it under vacuum during transportation. We also describe packaging that minimizes the risk of damage during transport. Tests show our design works for typical shocks during transport.

Comment construire un printemps de transport Paquet à vide pour Spinning Rotor Jauges

The spinning rotor gauge (SRG) is a high-vacuum gauge often used as a secondary or transfer standard for vacuum pressures in the range of 1.0 x 10-4 Pa to ...

An Atmospheric Pressure Plasma Setup to Investigate the Reactive Species Formation

Non-thermal atmospheric pressure (&#39;cold&#39;) plasmas have received increased attention in recent years due to their significant biomedical potential. The reactions of cold plasma with the surrounding atmosphere yield a variety of reactive species, which can define its effectiveness. While efficient development of cold plasma therapy requires kinetic models, model benchmarking needs empirical data. Experimental studies of the source of reactive species detected in aqueous solutions exposed to plasma are still scarce. Biomedical plasma is often operated with He or Ar feed gas, and a specific interest lies in investigation of the reactive species generated by plasma with various gas admixtures (O2, N2, air, H2O vapor, etc.) Such investigations are very complex due to difficulties in controlling the ambient atmosphere in contact with the plasma effluent. In this work, we addressed common issues of &#39;high&#39; voltage kHz frequency driven plasma jet experimental studies. A reactor was developed allowing the exclusion of ambient atmosphere from the plasma-liquid system. The system thus comprised the feed gas with admixtures and the components of the liquid sample. This controlled atmosphere allowed the investigation of the source of the reactive oxygen species induced in aqueous solutions by He-water vapor plasma. The use of isotopically labelled water allowed distinguishing between the species originating in the gas phase and those formed in the liquid. The plasma equipment was contained inside a Faraday cage to eliminate possible influence of any external field. The setup is versatile and can aid in further understanding the cold plasma-liquid interactions chemistry.

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.

Une configuration de plasma Pression atmosphérique pour enquêter sur la formation espèces réactives

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

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.

Nouvelle Application d’un Jet de Plasma de la pression atmosphérique comme Agent neuroprotecteur contre les dommages causés par les privations de Glucose des cellules SH-SY5Y

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.

Fabrication de la pression atmosphérique de grande taille simple couche rectangulaire SnSe flocons

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.

Différenciation des cellules souches nerveuses par un traitement d’un Plasma atmosphérique froid en une seule étape d' In Vitro

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

Carrier Lifetime Measurements in Semiconductors through the Microwave Photoconductivity Decay Method

This work presents a protocol employing the microwave photoconductivity decay (&#956;-PCD) for measurement of the carrier lifetime in semiconductor materials, especially SiC. In principle, excess carriers in the semiconductor generated via excitation recombine with time and, subsequently, return to the equilibrium state. The time constant of this recombination is known as the carrier lifetime, an important parameter in semiconductor materials and devices that requires a noncontact and nondestructive measurement ideally achieved by the &#956;-PCD. During irradiation of a sample, a part of the microwave is reflected by the semiconductor sample. Microwave reflectance depends on the sample conductivity, which is attributed to the carriers. Therefore, the time decay of excess carriers can be observed through detection of the reflected microwave intensity, whose decay curve can be analyzed for estimation of the carrier lifetime. Results confirm the suitability of the &#956;-PCD protocol in measuring the carrier lifetime in semiconductor materials and devices.

As one of the important physical parameters in semiconductors, carrier lifetime is measured herein via a protocol employing the microwave photoconductivity decay method.

Transporteur à vie des mesures dans les semi-conducteurs, par le biais de la méthode de décomposition de photoconductivité micro-ondes

This work presents a protocol employing the microwave photoconductivity decay (&#956;-PCD) for measurement of the carrier lifetime in semiconductor ...