המחברים מודים לוולקר רוהוור (המכון לפיזיקה ניסויית ויישומית, אוניברסיטת קיל) על העזרה בציוד. העבודה נתמכה על ידי DFG בתוך CRC 1316 פלזמות אטמוספריות חולפות, בפרויקט פלזמות אטמוספריות קרות לחקר מנגנוני אינטראקציה בסיסיים עם מצעים ביולוגיים (PROJECT-ID BE 4349/5-1), ובפרויקט תחמוצת החנקן שנוצרה על ידי פלזמה בריפוי פצעים (Project-ID SCHU 2353/9-1).

1. הזנת אספקת גז ואטמוספירה מבוקרת
<ol><li>הקימו את אספקת הגז המורכבת מקווי גז ממתכת, תוך הימנעות מכל TPFE או צינורות פלסטיק דומים24. שמור על קווי אספקת גז קצר ככל האפשר כדי למנוע זיהומים ולהקל על שאיבת מערכת אספקת הגז.</li>
	<li>בחר את בקרי זרימת ההמונים המשמשים לאספקת גז ההזנה בהתאם לשיעורי זרימת הגז האופייניים של ה- COST-Jet. השתמש בגז עבודה עם טוהר של לפחות 99.999%. הערה: גז העבודה העיקרי של עלות-ג'ט הוא הליום. הפעולה יכולה להתממש בקצבי זרימה בין 100 sccm ו כ 5000 sccm, עם 1000 sccm להיות הערך הנפוץ ביותר.</li>
	<li>מבינים את התיעוש של גזים תגובתיים על ידי מערכת המורכבת מבקרי זרימת מסה מרובים. עבור תערובות קטנות יותר, השתמש ביחידת ערבוב נגד כדי לקצר את הזמן הדרוש לערבוב כדי להשלים25. הערה: תסרוקות נפוצות הן חמצן וחנקן עם קצב זרימה בסדר גודל של 5 sccm (0.5% מהגז עובד).</li>
	<li>הוסף שסתום בין קווי אספקת הגז לבין הסילון כדי למנוע כניסת אוויר לח לאספקת הגז כאשר המכשיר אינו בשימוש מכיוון שהמים הם הטומאה הנפוצה והבעייתית ביותר בפלזמות לחץ אטמוספריות, המשפיעות באופן קריטי על הכימיה של הפלזמה.</li>
	<li>נקו את קווי אספקת הגז לפני הטיפול על פני השטח, כדי להפחית זיהומים בצינורות. כדי לעשות זאת, או פשוט להגדיר זרימת גז מתונה של כ 1000 sccm הליום לשטוף את קווי האספקה או, רצוי, שוב ושוב לשאוב ולמלא את קווי האספקה (כשלוש פעמים). הערה: כאשר פשוט לשטוף את קווי אספקת הגז, ייתכן שיהיה צורך שעות מרובות כדי לנקות את המערכת, בהתאם למצב הזיהום.</li>
	<li>הוסף מלכודת מסננת מולקולרית או מלכודת קרה (למשל, באמצעות חנקן נוזלי) לקווי אספקת הגז כדי להפחית עוד יותר את הלחות בגז ההזנה.</li>
	<li>אם, במקום זאת, כמות מבוקרת של מים רצויה כמו ריאגנט, להוסיף bubbler למערכת26,27.</li>
	<li>שקול להגדיר אטמוספירה מבוקרת לניסוי שלך כמו שינויים בהרכב של אטמוספרת הסביבה עשוי להשפיע על תגובות כימיות בשפחת הפלזמה. הערה: אפקט זה הוא ככל הנראה לא בולט מאוד עבור COST-Jet28, שכן תצורת השדה החשמלי מגבילה את הפלזמה לחלק הפנימי של ערוץ הפריקה, אך עשויה לשחק תפקיד חשוב עבור התקני CAP אחרים שבהם הפלזמה הפעילה נמצאת בחלקה מחוץ למכשיר.</li>
</ol>2. הרכבה והגדרת המכשיר
<ol><li>חבר את מכשיר COST-Jet לאספקת גז. חבר ישירות את המכשיר לצינורות סווגלוק מפלדת אל-חלד בגודל 1/4 אינץ'. השתמש במתאמים לתקני צינורות שונים.</li>
	<li>חבר את ה- Cost-Jet לאספקת החשמל באמצעות כבל BNC מוגן המצויד במחבר SMC.</li>
	<li>חבר את הבדיקות החשמליות המשולבות לאוסקילוסקופ כדי לפקח על מתח וזרם באמצעות נגד 50 אוהם כסיום.</li>
	<li>פתח את דיור COST-Jet וחבר גשושית מתח מסחרית מתוגמלת כראוי לקו הנחושת המופעל, כמו גם חלק מקורקע של הסילון (למשל, צינור הגז סווגלוק) והאוסקילוסקופ.</li>
	<li>ביצוע שגרת כיול בדיקה: החל מתח קטן על COST-Jet וכוון את הקבל המשתנה של מעגל ה- LC באמצעות מברג כדי להגיע לצימוד האופטימלי (למקסם את המתח הנמדד). בצע כיול מתח על-ידי השוואת המתח בפועל (בדיקה מסחרית) למתח הנמדד (בדיקה מיושמת) באמצעות רגרסיה ליניארית וחישוב קבוע כיול. הסר את גשושית המתח המסחרית וסגור את הדיור COST-Jet.</li>
	<li>שוב, להחיל מתח קטן על COST-Jet ולכוון את הקבל המשתנה של מעגל LC באמצעות מברג כדי להגיע צימוד אופטימלי.</li>
	<li>הצתת פלזמה בהתקן COST-Jet: ראשית, להגדיר קצב זרימת גז של כ 1 סל"ד של הליום באמצעות בקרי זרימת מסה (MFCs). פתח את השסתום בין מערכת אספקת הגז לבין עלות-Jet האחרון. לאחר מכן, להחיל מתח נמוך על האלקטרודות ולהגדיל את המשרעת עד הפלזמה מתצתה.</li>
	<li>אם, עם ההצתה הראשונה, האלקטרודות טמאות ומעכבות את ההצתה, להחיל מתח ראשוני גבוה ולהפחית אותו במהירות לאחר ההצתה. לחלופין, השתמש באקדח ניצוץ כדי להקל על הצתה ראשונה קלה יותר.</li>
	<li>הגדר את הפרמטרים של בקרת הפעולה (זרימת גז, מתח מוחל) לערכים הרצויים.</li>
	<li>תן את ההתקנה קצת זמן חימום כדי לאפשר ייצוב תרמי (כ. 20 דקות) כדי להבטיח תנאי פעולה יציבים לשחזור.</li>
	<li>כדי לשנות את הרכב הגז במהלך הניסויים, לאפשר זמן שיווי משקל של כ -2 דקות בהתאם למערך אספקת הגז. הערה: ה- Cost-Jet מוכן כעת ליישום.</li>
</ol>3. מדידת הספק
<ol><li>חבר את האוסצילוסקופ ניטור המתח והזרם החלים על COST-Jet למחשב.</li>
	<li>התקן את תוכנת 'עלות צג צריכת חשמל' למחשב29 המאפשרת ניטור הספק בזמן אמת11,19.</li>
	<li>התאם את התקשורת בין התוכנה לבין oscilloscope על ידי יישום הפקודות הנדרשות לשליטה באוסצילוסקופ הספציפי.</li>
	<li>הפעל את תוכנת צג צריכת החשמל COST ועבור לחלוני 'הגדרות'. מלא את הערוצים הנכונים המחוברים לאוסצילוסקופ ואת קבוע הכיול שנקבע בשלב 2.4. הערה: ניתן להשתמש בלחצן חיפוש כדי לחשב באופן אוטומטי את גורם הכיול אם בדיקת המתח המסחרית מחוברת ל- COST-Jet.</li>
	<li>שנה לחלונית 'טאטוא'. קח שלב התייחסות בזמן שהפלזמה עדיין כבויה על-ידי לחיצה על לחצן חפש. כבה את זרימת הגז לפני מדידה זו והחל מתח הנמצא בטווח המתחים האופייני המשמש לפעולה בפועל של הפריקה מכיוון שהפלזמה לא תתפוצץ באוויר עקב מתח הצתה גבוה בהרבה בהשוואה לתערובות גז הנשלטות על ידי גז אצילי. השתמש במדידה זו כדי לתקן באופן אוטומטי את הסטת הפאזה היחסית בין בדיקות מתח לזרם, בהנחה ששלב של 90° של הקבל המושלם כאן.</li>
	<li>לחץ על לחצן התחל והשהה כדי להתחיל או להשהות את המדידות החשמליות.</li>
	<li>הפעל את עלות-סילון כרצונו. השתמש בחשמל בפועל המחושב משרעת מתח וזרם, כמו גם את הסטת הפאזה שלהם, המוצגים ברציפות בתוכנה לניטור וכפרמטר בקרה.</li>
</ol>4. טיפול (מוצק) על פני השטח
<ol><li>תגדירו אווירה מבוקרת לניסוי שלכם. הערה: במקרה של COST-Jet, האטמוספירה המבוקרת פחות חשובה מאשר עבור מקורות עם כימיית פלזמה פעילה מחוץ לערוץ הפריקה הסגור.</li>
	<li>נקה את קווי אספקת הגז כמתואר בשלב 1.5.</li>
	<li>הגדר את הפרמטרים ההפעלה הרצויים ולחכות כ 20 דקות עד עלות סילון מגיע לטמפרטורה יציבה.</li>
	<li>בחר את המרחק בין COST-Jet לבין המשטח המטופל כמו המרחק קובע את כמות המינים תגובתי פוגע על פני השטחהמטופלים 30. השתמש בשלב xyz כדי לעלות על המצע למניפולציה קלה. הערה: עבור COST-Jet, פער הבטיחות מוסיף מילימטר אחד נוסף למרחק בין הפרשות הפלזמה לבין פני השטח המטופלים.</li>
	<li>התחל את זמן הטיפול: או פשוט להפעיל את הפלזמה או להשתמש תריס מכני. שים לב להגזמה אפשרית של מתח במהלך אירוע המיתוג המוביל לפריקה מכווצת. לשליטה טובה יותר בטווח הטרנס, השתמש בתריס הניתן לסיבוב.</li>
	<li>לטפל במדגם למשך פרק הזמן הרצוי ולסיים את זמן הטיפול על ידי כיבוי הפלזמה או על ידי שימוש בתריס.</li>
	<li>במידת הצורך, בדוק את דפוס זרימת הגז מול המטרה באמצעות הדמיית שלירן בעת טיפול במצע כהשפעות של טעינת פני השטח, כוחות גרירת יונים או ערבוב אוויר סביבתי עקב ציפה יכולים להשפיע על כמות המינים תגובתיים המגיעים לפני השטח.</li>
</ol>5. טיפול נוזלי
<ol><li>תציב אטמוספירה מבוקרת לניסוי.</li>
	<li>נקה את קווי אספקת הגז כמתואר בשלב 1.5.</li>
	<li>הגדר את פרמטרי ההפעלה הרצויים והמתן כ-20 דקות עד שהמטוס יעלה לטמפרטורה יציבה.</li>
	<li>בחר את המרחק בין ה- COST-Jet לבין הנוזל המטופל.</li>
	<li>יוצקים את הנוזל לטיפול לתוך מיכל נאות. השתמש בחומר אינרטי כדי למנוע תגובות של מינים תגובתיים שנוצרו פוטנציאלית בנוזל עם המיכל. בחר את גודל המיכל בהתאם לנפח הנוזל המטופל.</li>
	<li>שקול את ההשפעה של זרימת הגז על פני השטח הנוזלי: בהתאם לקצב זרימת הגז, להיות מודעים למניסקוס קער שעלול להיווצר, ובכך לשנות את המרחק בין פלזמה לפני השטח הנוזלי.</li>
	<li>תתחיל את הטיפול. הימנע נחשולי לחץ על פני השטח של הנוזל שנגרם על ידי שינוי פתאומי בזרימת הגז כמו זה יכול לגרום התזות נוזל לתוך גיאומטריית הפריקה, אולי גורם קצר ובוודאי לזהם את הפלזמה. במקום זאת, השתמש בתריס מכני או לאט להגדיל את זרימת הגז.</li>
	<li>קח בחשבון ערבוב / ערבוב של הנוזל עקב חיכוך בין זרימת גז נייטרלי ומשטח נוזלי כמו זה משפיע על תהליכי הובלה ופרופילי ריכוז בנוזל. בנוסף, בהתאם לזמן הטיפול, נכון לאידוי נוזל במהלך הטיפול (למשל, בעת חישוב קבועי תגובה). בהתאם למקור הפלזמה, להיות מודעים לאידוי זה עלול לגרום צימוד בחזרה לפריקה, ובכך לשנות את הכימיה פלזמה.</li>
	<li>אנא שקול גם כי תגובתיות עם ריאגנטים אפשריים בנוזלים מושפעת גם מפעילות פני השטח של סוכן זה. לכן, במקרים מסוימים, פעילי שטח עשויים לשחק תפקיד חשוב באינטראקציה בין מינים קצרי מועד ונוזלים.</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

כאן, אנו מדגימים את השימוש במטוס פלזמה בלחץ אטמוספרי לטיפולים על פני השטח של חומרים שונים. ההתקנה הניסיונית של מטוס פלזמה בלחץ אטמוספרי יכולה להשפיע רבות על פרמטרי הפלזמה, הכימיה והביצועים וכתוצאה מכך משפיעה על התוצאה של טיפולי פלזמה והיא צעד קריטי בפרוטוקול.
כדוגמה, קווי אספקת הגז ממלאים תפקיד חשוב לגבי הזיהום הנפוץ ביותר בגז ההזנה של הפלזמה שהוא לחות. בפרט, הייצור של מינים חנקן תגובתי בפלזמה מופחת בעוד ייצור מינים חמצן תגובתי מועדף, בשל אנרגיית יינון נמוכה של חמצן לעומת מולקולות מים וחנקן35. חורף24 גילה כי לחות גז להאכיל שמקורו מולקולות מים על פני השטח של הצינור הפנימי הוא סדר גודל גבוה יותר באמצעות צינורות פולימריים לעומת צינורות מתכת בשל נקבוביות גבוהה יותר ויכולת אחסון. זה יכול להיות מופחת על ידי שטיפה הקווים עם גז הזנה. עם זאת, ייבוש הקו על ידי שטיפה לוקח כמה שעות. לכן, צינורות פולימריים יש להימנע או לפחות נשמר קצר ככל האפשר. ממצאים אלה מודגשים על ידי מחקרים מ Große-Kreul25. הם השוו את ההשפעה של צינורות פוליאמיד ונירוסטה על הכימיה פלזמה באמצעות ספקטרומטריית מסה. המדידות שלהם מאשרות היווצרות יונים של אשכול מים בפלזמה עקב סילוק מים מצינורות פולימריים וזמנים מהירים יותר של ייבוש עם צינורות מתכת. בנוסף, הם חקרו את ההשפעה של שיטות טיהור גז כגון מלכודת מסננת מולקולרית ומלכודת חנקן נוזלית קרה על הכימיה של הפלזמה אשר סייע להפחית את כמות זיהומים על ידי כשני סדרי גודל.
במקום לנסות לטהר את גז ההזנה, יש גם את הגישה של הוספת כמות מבוקרת של לחות. כמו טומה מכוונת זו שולטת אז על זיהומים טבעיים ובכך שולט הכימיה פלזמה, תנאים לשחזור מובטחים כל עוד כמות הלחות הנוספת ידועה במדויק.
עבור ההצתה של הפריקה, המתח להחיל על האלקטרודות בדרך כלל יכול פשוט להיות מוגבר עד לנקודת הפירוק. עם זאת, בהתאם לתנאי השטח של האלקטרודות, לפעמים יש צורך במתח גבוה. כדי להקל על ההצתה, ניתן להשתמש באקדח ניצוץ מתח גבוה. זה יכול להיות שימושי גם בעת ניסיון להצית פריקה ארגון ב COST-Jet.
לפני החלת ה- COST-Jet על משטחים כלשהם, יש להקצות מספיק זמן כדי שהמכשיר ישתוות. כאשר מוגדרים לפרמטרים הרצויים של הבקרה, עלות-Jet צריך כ 20 דקות כדי להגיע לתנאים יציבים11. במהלך תקופה זו, הטמפרטורה של המכשיר, טמפרטורת הגז, כמו גם הכימיה פלזמה מגיעים למצב יציב.
לשם השוואה של תוצאות מדעיות, פרמטרים דומים בקרת פלזמה נחוצים. למדידת כוח הקלט החשמלי, ניתן להשתמש בצג החשמל COST29. התוכנה היא קוד פתוח ותואם עם מגוון של סוגים שונים של אוסצילוסקופים. התוכנה פועלת על פי העיקרון המתואר על ידי גולדה19.
בנוסף להשפעת לחות גז ההזנה על הכימיה של הפלזמה, הובלת מינים תגובתיים מהפלזמה למצע ממלאת תפקיד חשוב בהרכב הקולחים והיא צעד קריטי נוסף בפרוטוקול. האטמוספירה שמסביב יכולה להשפיע על המינים שנוצרו בפלזמה בדרכם למצע. כדי למזער השפעה זו, נעשה שימוש בשני מושגים שונים: (i) ראשית, ניתן להקים אטמוספירה מבוקרת המורכבת מגז ההזנה. לכן, הרכב האטמוספירה שמסביב יכול להישמר קבוע. בהתאם לרמת הטוהר הנדרשת לטיפול, ניתן לממש את האווירה המבוקרת באמצעות בתי הגנה המצוידים בשסתום חד כיווני למניעת לחץ יתר. עבור רמות טוהר גבוהות יותר, תא ואקום עם משאבה ניתן להשתמש. (ii) שנית, ניתן ליצור אטמוספרה מבוקרת באמצעות וילון גז מגן סביב שפך הפלזמה36,37. בדרך כלל, הוא מורכב גז אינרטי, אבל זה יכול להיות גם מגוון על פי הצרכים של היישום.
למרבה המזל, עבור COST-Jet, ההשפעה של האווירה שמסביב נמוכה יחסית. באמצעות תיוג איזוטופי, גורבנב הראו כי עבור מטוס פלזמה בתצורת שדה מקביל, מינים חמצן תגובתי וחנקן להגיע משטח נוזלי נוצרו בשלב גז הפלזמה, כמו גם באזור בין זרבובית הפלזמה ואת המדגם38,39. לעומת זאת, באמצעות אותה טכניקה עבור COST-Jet, הם גילו כי RONS מקורו כמעט אך ורק משלב הפלזמה במקום הסביבה שמסביב28. זה כנראה בגלל השדה החשמלי להיות מרותק לערוץ הפלזמה של פריקה עלות-Jet. זה עושה את הפרשת הפלזמה במידה רבה עצמאית של הסביבה שלה ונותן לו אופי מרוחק מסוים.
עבור סילון פלזמה שדה חשמלי אורך, Darny et al.40 הראו כי הקוטביות של השדה החשמלי משנה את דפוס זרימת הגז ובכך גם על מינים תגובתי שמגיעים למטרה עקב רוח יונית. התלות של צפיפות המינים תגובתי על הסביבה אושרה על ידי מדידות על ידי Stancampiano ואח'7. הם דיווחו על ההבדל במספר המינים תגובתיים שנוצרו במים המטופלים בהתאם למאפיינים החשמליים. כדי לפצות על הבדלים אלה, הם היו צריכים ליצור מעגל חשמלי מפצה. התנהגות זו שונה עבור COST-Jet: איור 5 משווה תמונות של שלירן של ה-COST-Jet ללא מתח שימושי ובמהלך הפעולה עבור שני תעריפי זרימת גז שונים. התמונות צולמו באמצעות יישור מוטבע מראה יחיד כפי שתואר על ידי קלי41. הם מראים כיצד שפך COST-Jet מיושר אופקית פוגע במצע זכוכית שטוח. שתי התמונות מראות בדיוק את אותה תבנית זרימת גז. זה נובע מהיעדר רוח יונית בשל היעדר מינים טעונים בשפחת הפלזמה.
בנוסף, ה- COST-Jet מציג תבנית זרימה למינארית מאוד. קלי41 הראה תמונות של שלירן דומות לאלה שהוצגו באיור 5, עבור שיעורי זרימת גז שונים. אפילו בקצב זרימת גז גבוה יחסית של 2 סל"ד, שפך הפלזמה לא מראה סימנים של מערבולת. בקצב זרימת גז נמוך מאוד של 0.25 סל"ד ומתחת, הציפה של שפך הליום מתחילה לשחק תפקיד. עם זאת, עד 4 - 5 מ"מ מרחק מן הזרבובית, האטמוספירה הסביבה אינה משפיעה על הרכב הגז להגיע לפני השטח כפי שהדגים Ellerweg באמצעות ספקטרומטריית מסה17.
כל המאפיינים הנ"ל מוסיפים לתו המרוחק של ה- COST-Jet. זה הופך אותו למועמד אידיאלי לטיפול מבוקר, דומה של משטחים.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61801/61801fig05.jpg"> איור 5: תמונות של שלירן של ה-COST-Jet עם ובלי מתח שימושי עבור שני תעריפי זרימת גז שונים. במהלך פעולת פלזמה, דפוס זרימת הגז דומה בדיוק לתבנית עם זרימת הגז בלבד. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61801/61801fig05large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
בהתאם להשפעה הרצויה על המדגם המטופל, ניתן להתאים בהתאם את תערובת זרימת הגז של פרמטרי הבקרה, הכוח החשמלי המוחל והמרחק בין מקור הפלזמה לפני השטח. עבור COST-Jet, מסד נתונים ספרותי רחב של מחקרים החוקרים מינים תגובתיים בשחים קיים. כדוגמה, וילמס30 מדד את צפיפות החמצן האטומי באמצעות ספקטרומטריית מסה ואילו שניידר42 מדד את צפיפות החנקן האטומית בשומר.
הטיפול בנוזלים עם פלזמת לחץ אטמוספרי יכול לגרום למגוון מנגנוני תגובה אפשריים המונעים על ידי מינים תגובתיים, יונים, פוטונים או שדות חשמליים. בשל המאפיינים שתוארו בעבר של COST-Jet, ההשפעה של השדה החשמלי, היונים והפוטונים הם זניחים בהשוואה למקורות פלזמה שבהם הפלזמה נמצאת במגע ישיר עם נוזלים. לכן, לחקר ההשפעה של מינים תגובתיים קצרי מועד כמו חמצן אטומי על פתרון פנול, מטוס העלות שימש את הפני43 ובנדיקט44. יתר על כן, ה- COST-Jet מספק אפשרות נוחה להשוות ניסויים וסימולציות מספריות של טיפול נוזלי28. כמו האינטראקציה בין פלזמה לנוזל נשלט על ידי זרימת הגז של מינים תגובתיים מפלזמה אל פני השטח הנוזליים, המורכבות מודל ניתן להפחית.
זרימת הגז המושרה ערבוב של הנוזל מגביר את קצב התגובה בין מינים תגובתי שנוצרו פלזמה לבין הנוזל. בניגוד לטיפולים פני השטח של מוצקים, convection של הנוזל משנה כל הזמן את הריכוז המקומי של מגיבים. בנוסף, שיעורי התגובה בין מינים שנוצרו פלזמה עם מגיבים בנוזל מושפעים גם על ידי פעילות פני השטח של מגיבים אלה. עם פעילות פני השטח הגוברת, הריכוז של המגיב על פני השטח הנוזליים עולה. חומרים פעילי שטח אלה עשויים לשחק תפקיד חשוב בתגובה של מינים קצרי מועד שנוצרו על ידי הפלזמה.
לצד ערבוב זרימת הגז המעכבת על פני הנוזל גם מעורר אידוי אשר יש לקחת בחשבון. שימוש ב- COST-Jet עם זמני טיפול קצרים האידוי עשוי לשחק תפקיד שולי, אם כי עדיין יש לשקול לחישוב שיעורי תגובה נכונים. הפריקה של COST-Jet אינה מושפעת מההתאדות ולכן גם הכימיה של הפלזמה אינה מושפעת. עבור מקורות פלזמה שונים, כאשר למשל הפלזמה נמצאת במגע ישיר עם נוזל, הכימיה פלזמה משתנה באופן משמעותי עם אידוי כפי שמוצג על ידי טיאן וקושנר45 עבור פריקת מחסום דיאלקטרי. כמו כן, עבור kINPen, השפעה של אידויים נקבע46.
מלבד הבדלים שהוזכרו בכימיה פלזמה כי צריך להיחשב עבור מקורות פלזמה שונים, גם את הטופולוגיה של המניסקוס המושרה על ידי זרם גז על שינויים משטח נוזלי. העומק של המניסקוס הזה תלוי בדרך כלל במהירות הגז. עבור מקורות פלזמה שבו תצורת האלקטרודה גורמת לשדה חשמלי משמעותי להגיע לנוזל או אפילו עם פלזמה במגע עם הנוזל, מניסקוס זה יכול להיותמוגבה 47,48. כפי שמוצג, מספר אפקטים צריך להיחשב על פי מקור הפלזמה בשימוש.
בעתיד, פרוטוקול זה יכול לשמש כדי לנהל ולתאר טיפולים משטח ונוזל באמצעות COST-Jet. זהו מקור פלזמה יציב, לשחזור המציג אופי מרוחק ייחודי בין שפע של עיצובים סילון פלזמה שונים. אותן שיטות אינן מוגבלות למקור COST-Jet בלבד וניתן לשנות ולהתאים אותן לשימוש עם כל מקור פלזמה בלחץ אטמוספרי קר.

פלזמות לחץ אטמוספרי קר (CAPs) משכו עניין מוגבר בשנים האחרונות בשל הפוטנציאל שלהם עבור יישומי טיפול פני השטח. CAPs מאופיינים בתכונות שאינן שיווי משקל שלהם, המאפשרים כימיית פלזמה מורכבת עם צפיפות גבוהה של מינים תגובתיים תוך שמירה על השפעה תרמית נמוכה על דגימות שטופלו. לכן, CAPs נחשבים במיוחד לטיפול ברקמה ביולוגית1,2,3,4. מושגים ועיצובים רבים של CAPs משמשים בהצלחה לחיטוי וריפוי פצעים, קרישת דם וטיפול בסרטן, בין יישומים ביו-רפואיים אחרים. חלק גדול מהרקמה הביולוגית מכיל נוזלים. לכן, המחקר מתמקד גם יותר ויותר בחקירת ההשפעות של CAPs על משטחים נוזליים כגון תא בינוני או מים5,6,7.
עם זאת, התוצאות המדעיות סובלות לעתים קרובות מבעיות אמינות ושחזור8,9,10. מצד אחד, המצעים הביולוגיים המטופלים כפופים לשינויים טבעיים. מאידך גיסא, רק לעתים רחוקות יוחסו מנגנונים ביולוגיים ישירות לתהליכי פלזמה (כגון שדות חשמליים, קרינת UV ומינים ארוכי מועד וקצרים וכו'). יתר על כן, תהליכי פלזמה אלה בתורו תלויים מאוד במקור הפלזמה הבודד וסוג היישום המדויק שלו.
בנוסף, פרוטוקולים מפורטים של הליכי טיפול זמינים לעתים רחוקות. זה מקשה לבודד את ההשפעה של פרמטר פלזמה מסוים על התוצאה של הטיפול, מה שהופך את התוצאות המתקבלות לא ניתן להעברה.
לכן לאחרונה נעשו ניסיונות שונים לתקנן את הטיפול במשטחים, רקמות ונוזלים באמצעות פלסמות לחץ אטמוספריות קרות. כאן אנו מציגים רק כמה דוגמאות נבחרות.
<ol><li>כדי לפשט את ההשוואה הישירה של מקורות פלזמה שונים, פותח מקור התייחסות. בהשראת קהילת הפלזמה בלחץ נמוך, פותח עיצוב פריקה רבייה ויציב (COST-Jet) במסגרת הפעולה עלות MP 1101 שיכול לשמש כמקור התייחסות למחקר ביו-רפואי עתידי11.</li>
	<li>כדי לאפשר השוואה, פותחו פרוטוקולי הפניה עבור יישומים בודדים. כדי לתקנן את ההשוואה של המאפיינים האנטי מיקרוביאליים של פלסמות לחץ אטמוספרי קר, למשל, מאן ואח 'הגדיר פרוטוקול התייחסות לטיפול מיקרואורגניזם על ידי נרמול זמן הטיפול ליחידת אזור12.</li>
	<li>לקבלת גישה גמישה יותר, Kogelheide ואח 'פיתח שיטה לחקור שינויים כימיים הנגרמים על ידי פלזמה על macromolecules13. באמצעות תרכובות מעקב כגון ציסטאין או גלוטתיון המכיל ציסטאין (GSH) בשילוב עם ספקטרומטריית מסה ו- FTIR, הם ניסו להסיק את השינויים הכימיים על מצעים ביולוגיים. בשיטה זו, מספר מקורות פלזמה כגון COST-Jet, kinPen, ו DBD Cinogy כבר הושוו14,15,16.</li>
	<li>כדי להשוות ישירות מקורות פלזמה בודדים, יש לקבוע פרמטרי בקרה דומים. פרמטרי פלזמה בסיסיים כגון טמפרטורת אלקטרונים, צפיפות אלקטרונים וצפיפות השטף של מינים תגובתיים קשה למדידה בפלסמות לחץ אטמוספריות מכיוון שפלזמות כאלה הן לעתים קרובות חולפות וממדיהן קטנים. במקום זאת, פרמטרי בקרה חיצוניים כגון כוח גנרטור, מתח מיושם או הצתה, ונקודות קשת משמשים לעתים קרובות כהפניה, במיוחד בעת השוואת תוצאות סימולציות17,18. לאחרונה, צריכת האנרגיה החשמלית הנמדדת שימשה כפרמטר בקרה אמין יותר19,20,21.</li>
</ol>למרות מאמצים אלה, השוואת התוצאות של מחקרים שונים עדיין עשויה להיות בלתי אפשרית, פשוט בשל האתגר של יישום נכון של מקור פלזמה על משטח. ישנם מספר עצום של מלכודות שכיחות שיש להתמודד איתן בעת עבודה עם יישומי פלזמה בלחץ אטמוספרי כגון השפעת שדות חשמליים חיצוניים (מעגלי פיצוי), לולאות משוב בין פלזמה לסביבה (אטמוספירה מוגנת), הובלת מינים (רוח יונית) ופרמטרים שליטה (מתח, זרם, כוח).
המטרה העיקרית של עבודה זו היא לספק פרוטוקול יסודי ומפורט על היישום של COST-Jet לטיפולים פני השטח. ה- COST-Jet הוא מקור פלזמה אמין שפותח למטרות התייחסות מדעית ולא לשימוש תעשייתי או רפואי. הוא מספק תנאי פריקה לשחזור ומאגר מידע רחב של מחקרים זמינים22,23. ה-COST-Jet מבוסס על פלזמת RF הומוגנית, מצמידה קיבוליות. מכיוון שהשדה החשמלי מוגבל בניצב לזרימת הגז, מינים טעונים נשמרים בעיקר באזור הפריקה ואינם מתקשרים עם המטרה או עם האטמוספירה שמסביב. בנוסף, זרימת גז למינאר מבטיחה תנאים כימיים פלזמה לשחזור בשפחת הפלזמה.
במאמר זה נתמודד עם האתגרים הנפוצים ביותר ונציג פתרונות אפשריים ששימשו בספרות. אלה כוללים אספקת גז נאותה, בקרת פריקה, השפעת אטמוספרת הסביבה והכנת פני השטח. עמידה בפרוטוקול המוצג כאן צריכה להבטיח את השכפול וההשוואה של המדידות.
הפרוטוקול עשוי לשמש גם דוגמה למקורות לחץ אטמוספריים אחרים. זה חייב להיות מזוקק עבור מקורות פלזמה סילון אחרים על פי זרימת גז בודדים ותצורת שדה חשמלי. במידת הצורך, ננסה להצביע על התאמות אפשריות לפרוטוקול. הצעדים המתוארים יש לשקול ולדווח על בעת פרסום מחקרים החלת פלזמות לחץ אטמוספרי על דגימות מטופלות.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>COST power monitor software</td>
			<td>home-built</td>
			<td></td>
			<td>according to www.cost-jet.eu and J Golda et al 2016 J. Phys. D: Appl. Phys. 49 084003</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>COST-Jet (including matching circuit)</td>
			<td>home-built</td>
			<td></td>
			<td>according to www.cost-jet.eu and J Golda et al 2016 J. Phys. D: Appl. Phys. 49 084003</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>current probe</td>
			<td>home-built</td>
			<td></td>
			<td>integrated into the COST-Jet</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>gas supply system</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td></td>
			<td>stainless steel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>helium</td>
			<td>Air Liquide</td>
			<td></td>
			<td>99.999 % purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>mass flow controller (MFC)</td>
			<td>Analyt-MTC</td>
			<td>series 358</td>
			<td>5000 sccm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MFC</td>
			<td>Analyt-MTC</td>
			<td></td>
			<td>50 sccm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>oscilloscope</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td>DSO7104B</td>
			<td>bandwidth 1 GHz, resolution 4 Gsa/s</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>oxygen</td>
			<td>Air Liquide</td>
			<td></td>
			<td>99.9999 % purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>power supply</td>
			<td>home-built</td>
			<td></td>
			<td>according to www.cost-jet.eu and J Golda et al 2016 J. Phys. D: Appl. Phys. 49 084003</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>voltage probe</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>P5100A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>xyz-stage</td>
			<td>Zaber</td>
			<td>ZAB-X-XAZ-LSM0100A-K0059-SQ3</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

treating surfaces with a cold atmospheric pressure plasma using the cost-jet

בשנים האחרונות, פלזמות לחץ אטמוספרי לא תרמית שימשו בהרחבה לטיפולים פני השטח, בפרט, בשל הפוטנציאל שלהם ביישומים ביולוגיים. עם זאת, התוצאות המדעיות סובלות לעתים קרובות מבעיות רבייה עקב תנאי פלזמה לא אמינים, כמו גם הליכי טיפול מורכבים. כדי לטפל בבעיה זו ולספק מקור פלזמה יציב ושחזורי, פותח מקור הייחוס COST-Jet.
בעבודה זו, אנו מציעים פרוטוקול מפורט לביצוע טיפולי שטח אמינים ושחזור באמצעות סילון מיקרופלסמה התייחסות עלות (COST-Jet). נושאים נפוצים ומלכודות נדונים, כמו גם את המוזרויות של COST-Jet לעומת מכשירים אחרים ואת אופיו המרוחק יתרון. תיאור מפורט של טיפול משטח מוצק ונוזל מסופק. השיטות המתוארות הן רב-תכליתיות וניתן להתאיםן לסוגים אחרים של התקני פלזמה בלחץ אטמוספרי.

באמצעות השיטות והציוד שתוארו לעיל, יישמנו למופת את ה- COST-Jet על משטחים ונוזלים שונים. איור 1 מציג את ההתקנה הניסיונית המשמשת לטיפול כולל אספקת החשמל, מערכת אספקת הגז, בדיקות המתח והזרם וכן אטמוספרה מבוקרת ותריס מכני.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61801/61801fig01.jpg"> איור 1: התקנה ניסיונית המשמשת לטיפול בפלזמה במשטחים ונוזלים באמצעות ה-COST-Jet. מלכודת קרה משמשת לטיהור גז ההזנה. האטמוספירה המבוקרת מתממשת על ידי תא ואקום שאוב בלחץ אטמוספרי. התריס המכני מאפשר ניהול זמן של טיפול משטח מוצק ונוזל. השלב הגמיש מאפשר שליטה על המרחק בין סילון הפלזמה לפני השטח. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61801/61801fig01large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
באמצעות גשושית המתח והזרם המיושמת ב- COST-Jet, ניתן לחשב את הכוח החשמלי המתפוגג. איור 2 מציג את העוצמה החשמלית הנמדדת בפלסמת הליום שנוצרת בחמישה התקני עלות-סילון שונים באמצעות זרימת גז של 1 סל"ד. כל ההתקנים מראים אופן פעולה דומה. הסטייה בין המכשירים השונים נובעת מחוסר הוודאות של מדידת הכוח, כמו גם מהבדלים מיקרוסקופיים בכיוונונים כגון מרחק האלקטרודה. מדידות מפורטות יותר של מינים תגובתיים (למשל, חמצן אטומי ואוזון), טמפרטורה וכוח כמו גם מדידות פעילות חיידקית בוצעו על ידי רידל22.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61801/61801fig02.jpg"> איור 2: כוח מתפוגג כפונקציה של מתח יישומי בפלסמת הליום. הנתונים מייצגים חמישה התקני עלות-Jet זהים34. הסטיות הקטנות במתחים גבוהים נובעות מחוסר הוודאות של המדידה, כמו גם סטיות קטנות בגיאומטריה של ערוץ פריקה גז22. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61801/61801fig02large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
איור 3 מציג את פרופיל החריטה של סרט a:C-H לטיפול של 3 דקות עם COST-Jet באמצעות זרימת גז של הליום ב-1.4 סל"ד עם תפונת חמצן של 0.5% הנמדדת באמצעות רפלקטור ספקטרוסקופי הדמיה31. תבנית החריטה מראה מבנה מעגלי המייצג את הסימטריה הגלילית של שפך הפלזמה. בהתבסס על פרופילי תחריט בשילוב עם סימולציות מספריות, ניתן להעריך את הסתברות אובדן פני השטח לחמצן אטומי.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61801/61801fig03.jpg"> איור 3: פרופיל חריטה של סרט a:C-H שטופלו בפלזמה. הטבילה בסרט נחרטה בתערובת גז של הליום 1.4 סלאם עם תערובת של 0.6% חמצן במתח של 230 Vrms וזמן טיפול של 3 דקות.31<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61801/61801fig03large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
איור 4 מראה את מערבולות הנוזל הנגרמות על ידי זרם הגז המעכב את פני הנוזל. יריעת לייזר המאירה חלקיקי מעקב בנוזל מאפשרת להתבונן במסלול ובמהירות של חלקיקים אלה באמצעות ולוקסימטריה של תמונת חלקיקים ולכן ללמוד את זרימת הנוזל32. חשוב לשקול צפיפות דומה של חלקיקי הזריעה והנוזל, כך שהמסלולים של החלקיקים מייצגים את תנועת הנוזלים. עם הדמיה זו של מדידות זרימת הנוזל וסימולציות מספריות ניתן להשוות33. מערבולות נובעות חיכוך פני השטח בין זרימת גז שפכים ומשטח נוזלי. איור 4 מראה גם את הדיכאון המתרחש של פני השטח הנוזליים מתחת לתעלת הגז של סילון הפלזמה, מה שנקרא מניסקוס. זה מדמיין על ידי קו כחול.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61801/61801fig04.jpg"> איור 4: צילום של חלקיקי קורנפלור מוארים ב-3 מ"ל מים שזרימת הגז עוררה. מערבולות נובעות חיכוך פני השטח בין זרימת גז שפכים ומשטח נוזלי. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61801/61801fig04large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Treating Surfaces with a Cold Atmospheric Pressure Plasma using the COST-Jet at JoVE.com

Treating Surfaces with a Cold Atmospheric Pressure Plasma using the COST-Jet

פרוטוקול זה מוצג כדי לאפיין את ההתקנה, הטיפול והיישום של ה- COST-Jet לטיפול במשטחים מגוונים כגון מוצקים ונוזלים.

טיפול במשטחים עם פלזמת לחץ אטמוספרי קר באמצעות עלות סילון

In recent years, non-thermal atmospheric pressure plasmas have been used extensively for surface treatments, in particular, due to their potential in ...

treating-surfaces-with-cold-atmospheric-pressure-plasma-using-cost

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Engineering

3.9K Views.  Kiel University. פרוטוקול זה מוצג כדי לאפיין את ההתקנה, הטיפול והיישום של ה- COST-Jet לטיפול במשטחים מגוונים כגון מוצקים ונוזלים.

Video: Treating Surfaces with a Cold Atmospheric Pressure Plasma using the COST-Jet

Probing and Mapping Electrode Surfaces in Solid Oxide Fuel Cells

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are potentially the most efficient and cost-effective solution to utilization of a wide variety of fuels beyond hydrogen 1-7. The performance of SOFCs and the rates of many chemical and energy transformation processes in energy storage and conversion devices in general are limited primarily by charge and mass transfer along electrode surfaces and across interfaces. Unfortunately, the mechanistic understanding of these processes is still lacking, due largely to the difficulty of characterizing these processes under in situ conditions. This knowledge gap is a chief obstacle to SOFC commercialization. The development of tools for probing and mapping surface chemistries relevant to electrode reactions is vital to unraveling the mechanisms of surface processes and to achieving rational design of new electrode materials for more efficient energy storage and conversion2. Among the relatively few in situ surface analysis methods, Raman spectroscopy can be performed even with high temperatures and harsh atmospheres, making it ideal for characterizing chemical processes relevant to SOFC anode performance and degradation8-12. It can also be used alongside electrochemical measurements, potentially allowing direct correlation of electrochemistry to surface chemistry in an operating cell. Proper in situ Raman mapping measurements would be useful for pin-pointing important anode reaction mechanisms because of its sensitivity to the relevant species, including anode performance degradation through carbon deposition8, 10, 13, 14 ("coking") and sulfur poisoning11, 15 and the manner in which surface modifications stave off this degradation16. The current work demonstrates significant progress towards this capability. In addition, the family of scanning probe microscopy (SPM) techniques provides a special approach to interrogate the electrode surface with nanoscale resolution. Besides the surface topography that is routinely collected by AFM and STM, other properties such as local electronic states, ion diffusion coefficient and surface potential can also be investigated17-22. In this work, electrochemical measurements, Raman spectroscopy, and SPM were used in conjunction with a novel test electrode platform that consists of a Ni mesh electrode embedded in an yttria-stabilized zirconia (YSZ) electrolyte. Cell performance testing and impedance spectroscopy under fuel containing H2S was characterized, and Raman mapping was used to further elucidate the nature of sulfur poisoning. In situ Raman monitoring was used to investigate coking behavior. Finally, atomic force microscopy (AFM) and electrostatic force microscopy (EFM) were used to further visualize carbon deposition on the nanoscale. From this research, we desire to produce a more complete picture of the SOFC anode.

We present a unique platform for characterizing electrode surfaces in solid oxide fuel cells (SOFCs) that allows simultaneous performance of multiple characterization techniques (e.g. in situ Raman spectroscopy and scanning probe microscopy alongside electrochemical measurements). Complementary information from these analyses may help to advance toward a more profound understanding of electrode reaction and degradation mechanisms, providing insights into rational design of better materials for SOFCs.

חיטוט ומיפוי משטחי אלקטרודה דלק תאי תחמוצת מוצקות

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are potentially the most efficient and cost-effective solution to utilization of a wide variety of fuels beyond hydrogen ...

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.

סינתזה וMicrodiffraction בלחצים וטמפרטורות קיצוניים

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

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra shallow and sharp doping profiles at the nanometer scale. In MLCD process the dopant source is a monolayer containing dopant atoms.
In this article a detailed procedure for surface doping of silicon substrate as well as silicon nanowires is demonstrated. Phosphorus dopant source was formed using tetraethyl methylenediphosphonate monolayer on a silicon substrate. This monolayer containing substrate was brought to contact with a pristine intrinsic silicon target substrate and annealed while in contact. Sheet resistance of the target substrate was measured using 4 point probe. Intrinsic silicon nanowires were synthesized by chemical vapor deposition (CVD) process using a vapor-liquid-solid (VLS) mechanism; gold nanoparticles were used as catalyst for nanowire growth. The nanowires were suspended in ethanol by mild sonication. This suspension was used to dropcast the nanowires on silicon substrate with a silicon nitride dielectric top layer. These nanowires were doped with phosphorus in similar manner as used for the intrinsic silicon wafer. Standard photolithography process was used to fabricate metal electrodes for the formation of nanowire based field effect transistor (NW-FET). The electrical properties of a representative nanowire device were measured by a semiconductor device analyzer and a probe station.

A detailed procedure for surface doping of Silicon interfaces is provided. The ultra-shallow surface doping is demonstrated by using phosphorus containing monolayers and rapid annealing process. The method can be used for doping of macroscopic area surfaces as well as nanostructures.

חד שכבתי לתקשר סימום של משטחי סיליקון וNanowires שימוש בתרכובות זרחן אורגניות

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

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.

כיצד להצית לחץ האטמוספרה מיקרוגל פלזמה לפיד ללא כל igniters נוסף

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 ...

Blast Quantification Using Hopkinson Pressure Bars

Near-field blast load measurement presents an issue to many sensor types as they must endure very aggressive environments and be able to measure pressures up to many hundreds of megapascals. In this respect the simplicity of the Hopkinson pressure bar has a major advantage in that while the measurement end of the Hopkinson bar can endure and be exposed to harsh conditions, the strain gauge mounted to the bar can be affixed some distance away. This allows protective housings to be utilized which protect the strain gauge but do not interfere with the measurement acquisition. The use of an array of pressure bars allows the pressure-time histories at discrete known points to be measured. This article also describes the interpolation routine used to derive pressure-time histories at un-instrumented locations on the plane of interest. Currently the technique has been used to measure loading from high explosives in free air and buried shallowly in various soils.

This protocol details the use of Hopkinson pressure bars to measure reflected blast loading from near-field explosive events. It is capable of interpolating a pressure-time history at any point on a reflective boundary and as such can be used to fully characterize the spatial and temporal variations in loading produced.

פיצוץ כימות באמצעות מוטות לחץ הופקינסון

Near-field blast load measurement presents an issue to many sensor types as they must endure very aggressive environments and be able to measure pressures ...

The Measurement of Unsteady Surface Pressure Using a Remote Microphone Probe

Microphones are widely applied to measure pressure fluctuations at the walls of solid bodies immersed in turbulent flows. Turbulent motions with various characteristic length scales can result in pressure fluctuations over a wide frequency range. This property of turbulence requires sensing devices to have sufficient sensitivity over a wide range of frequencies. Furthermore, the small characteristic length scales of turbulent structures require small sensing areas and the ability to place the sensors in very close proximity to each other. The complex geometries of the solid bodies, often including large surface curvatures or discontinuities, require the probe to have the ability to be set up in very limited spaces. The development of a remote microphone probe, which is inexpensive, consistent, and repeatable, is described in the present communication. It allows for the measurement of pressure fluctuations with high spatial resolution and dynamic response over a wide range of frequencies. The probe is small enough to be placed within the interior of typical wind tunnel models. The remote microphone probe includes a small, rigid, and hollow tube that penetrates the model surface to form the sensing area. This tube is connected to a standard microphone, at some distance away from the surface, using a "T" junction. An experimental method is introduced to determine the dynamic response of the remote microphone probe. In addition, an analytical method for determining the dynamic response is described. The analytical method can be applied in the design stage to determine the dimensions and properties of the RMP components.

Here, we present a protocol to measure, with high spatial resolution, the unsteady surface pressure in turbulent flows. This method demonstrates the construction of a remote microphone probe (RMP) and the determination of its frequency-dependent, complex transfer function. An analytical determination of the dynamic response is presented and validated.

המדידה לחץ Surface בלתי עמיד באמצעות בדיקת מיקרופון מרחוק

Microphones are widely applied to measure pressure fluctuations at the walls of solid bodies immersed in turbulent flows. Turbulent motions with various ...

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.

התקנת פלזמת לחץ אטמוספרה לחקר היווצרות המינים הריאקטיבי

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

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.

ספארק Apparatus Sintering פלזמה משמש ליצירת סטרונציום 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 ...

Pool-Boiling Heat-Transfer Enhancement on Cylindrical Surfaces with Hybrid Wettable Patterns

In this study, pool-boiling heat-transfer experiments were performed to investigate the effect of the number of interlines and the orientation of the hybrid wettable pattern. Hybrid wettable patterns were produced by coating superhydrophilic SiO2 on a masked, hydrophobic, cylindrical copper surface. Using de-ionized (DI) water as the working fluid, pool-boiling heat-transfer studies were conducted on the different surface-treated copper cylinders of a 25-mm diameter and a 40-mm length. The experimental results showed that the number of interlines and the orientation of the hybrid wettable pattern influenced the wall superheat and the HTC. By increasing the number of interlines, the HTC was enhanced when compared to the plain surface. Images obtained from the charge-coupled device (CCD) camera indicated that more bubbles formed on the interlines as compared to other parts. The hybrid wettable pattern with the lowermost section being hydrophobic gave the best heat-transfer coefficient (HTC). The experimental results indicated that the bubble dynamics of the surface is an important factor that determines the nucleate boiling.

Pool-boiling heat-transfer experiments were carried out to observe the effects of hybrid wettable patterns on the heat-transfer coefficient (HTC). The parameters of investigation are the number of interlines and the pattern orientation of the modified wettable surface.

ברכת רותחים חום-העברת שיפור על גלילי משטחים עם דפוסי רטיבים היברידיים

In this study, pool-boiling heat-transfer experiments were performed to investigate the effect of the number of interlines and the orientation of the ...

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.

היישום החדש של Jet פלזמה הלחץ האטמוספרי כסוכן נוירו-מגן נגד גלוקוז הנוצרות על-ידי מניעת פגיעה בתאי SH-SY5Y

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