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.

마그네트론 1. 측정 주 : 마그네트론을 측정하는 실험 장치의 개략도는도 1a에 도시되어있다. <ol><li> 서큘 레이터 10 나사 물 부하로 구성된 절연체에 마그네트론을 연결합니다. </li><li> (10) 나사 방향성 결합기에 절연체를 연결합니다. </li><li> (10) 나사 두 번째 물 부하에 방향성 결합기를 연결합니다. </li><li> 물과 모든 물 부하를 공급한다. </li><li> 제조사의 프로토콜에 따라 그 보정 기능을 갖는 스펙트럼 분석기를 보정. </li><li> 스펙트럼 분석기에 20 dB 감쇠기를 연결하여 스펙트럼 분석기에 20 dB 감쇠기를 연결합니다. 주 : 20dB 감쇠기는 상술 한 W. 너무 높은 전력에서 스펙트럼 분석기를 보호하는 데 사용되는 </li><li> 공동을 밀봉하여 BNC 커넥터가 장착 동축 케이블의 단부에 20dB 감쇠기 구비 스펙트럼 분석기를 연결20 dB 감쇠기에 축 케이블을 연결합니다. </li><li> 방향성 케이블에 동축 케이블을 연결하여 방향성 결합기에 N 커넥터가 장착 동축 케이블의 단부를 연결한다. </li><li> 전원과 상기 마이크로파의 방사 스펙트럼을 통해 마그네트론에서 스위치는 스펙트럼 분석기에 표시된다. </li><li> 필요한 경우, 표시 횡축, 종축 및 스펙트럼 분석기의 설명서에 따라 자신의 해상도를 조정한다. </li><li> 마이크로파 전력의 의존도의 출력 마이크로파의 주파수를 측정하기 위해, 10 % 단계 5 %의 출력 전력의 최대 10 %에서 마이크로파 전력을 높이고 각 단계에 대한 스펙트럼의 최대 진폭의 주파수를 결정 스펙트럼 분석기에 의해 디스플레이. 주 : 일반적으로, 최대 출력 전력의 10 % 이하 마그네트론의 주파수 스펙트럼은 매우 넓 여러 피크를 나타내며, 따라서 사용이 불가능하다. </li></ol> 2. 조정공명 주파수 주 : 측정하고, 공진 주파수를 조정하기위한 실험 장치의 개략도는도 2a에 도시되어있다. <ol><li> (제조사의 프로토콜에 따라) S11 동작을위한 교정 키트 네트워크 분석기를 보정. </li><li> 동축 - 투 - 웨이브 가이드 전환에 동축 케이블을 연결하여 동축 - 투 - 직사각형 파 가이드 전환의 동축 부분에 N-커넥터를 통해 동축 케이블을 연결합니다. </li><li> (10) 나사 세 스텁 튜너에 동축 - 투 - 직사각형 파 가이드 전환의 직사각형 부분을 연결합니다. </li><li> (10) 나사를 사용하여 마이크로 웨이브 플라즈마 토치 어셈블리에 세 스텁 튜너를 연결합니다. </li><li> S11 작업에 대한 네트워크 분석기 메뉴 전환합니다. </li><li> 네트워크 분석기 메뉴에서 VSWR 모드로 전환하거나 모드를 기록. </li><li> 반복적으로 측정 freque 마이크로파 플라즈마 토치 어셈블리의 공진 주파수를 조정할상하 노즐을 이동시킴으로써 최대 출력 전력의 60 % - 25 %의 출력 전력에서의 마그네트론 ncy. 도 2b에 도시 된 바와 같이, 마이크로파 플라즈마 토치 조립체의 공진 주파수 S11 파라미터 측정 딥에 의해 주어진다. 권장 주파수 위아래로 노즐을 이동하여이 수영을 조정합니다. </li><li> 공진 주파수가 조정되는 경우, 잠금 너트와 노즐의 위치가 고정. </li><li> 상하 스텁을 이동시킴으로써 세 스터브 튜너 세 스텁을 반복적으로 조정함으로써 순방향 마이크로파 전력을 증가시킨다. 마이크로파 플라즈마 토치 조립체에 의해 흡수 마이크로파 전력 S11 파라미터의 딥의 깊이에 의해 주어진다. 따라서, 세 스텁 튜너의 스텁을 조정하여이 수영을 극대화 할 수 있습니다. 일반적으로, 상기 세 개의 스터브를 사용하는 것이 충분하다. </li></ol> 플라즈마 3. 점화 <ol><li> 플라즈마는 자외선은 Radia을 방출하기 때문에 자외선 보호 안경을 착용기. 플라즈마 질화 산화물을 생성 이후 로컬 가스 환기 하에서 플라즈마 토치를 작동. </li><li> 조정 된 동축 공진기 (노즐이 잠겨) 및 물 부하에 접속 서큘 이루어지는 절연체를 구비 마그네트론 조정 세 스터브 튜너 마이크로파 플라즈마 토치 조립체를 연결한다. </li><li> 마이크로 웨이브 플라즈마 토치에 대한 가스 공급을 연결합니다. </li><li> 20 SLM 5에 대한 가스 공급을 켭니다. </li><li> 고용량의 전자 방사선이 눈에 특히 유해한 때문에, 어떤 전자 누출이 없는지 확인합니다. <ol><li> 이를 위해, 12 %, 10 %의 매우 낮은 전력에서 전자 레인지를 켜고 누출에 대한 전자 미터 모든 전자 연결을 확인하십시오. </li><li> 어떤 누출이있는 경우 마이크로파 전력을 증가 또는 마이크로파 플라즈마 토치를 작동하기 전에 완전히 제거. </li></ol></li><li> 더 누출이없는 경우 10 %의 낮은 힘으로 시작하는 전자 레인지를 켜고 마이크를 증가rowave 전력 천천히 10 내지 60 초 이내에 플라즈마는 마이크로파 플라즈마 토치의 석영 관에서 점화까지. </li><li> 플라즈마가 있지만 아마도 방사 전자 레인지에주의 점화시키는 경우 경우주의 깊게 관찰한다. 바람직하게는, 플라즈마 점화의 관찰을 위해 거울을 사용합니다. </li><li> 더 플라즈마 점화없는 경우, 전자 레인지 전원을 끄고 전자 레인지 전원이 제대로 동축 공진기에 결합하고이를 가열 또는 그들을 해치지 다른 구성 요소에 대한 잘못된되지 않은 경우주의 깊게 확인합니다. 일부 구성 요소가 가열지고 있는지 확인합니다. <ol><li> 어떤 구성 요소가 가열되는 경우 - 즉, 마이크로파 전력은 잘못이다 - 도파관 밖으로 세 스터브 튜너의 모든 명세서를 이동하고, 단계 2.9에 기재된 바와 같이 플라즈마 토치 조립체 내로 마이크로파 커플 링을 최대화하도록 조정한다. 다음 단계 3.1 다시 시작합니다. </li><li> 탄창의 송신 주파수에 플라즈마 토치의 동축 공진기의 공진 주파수를 조절할이상으로 단계 (2)에서 설명한 바와 같이 네트워크 분석기와 최대 출력 전력의 25 % 내지 60 %의 높은 정도로 마이크로파 전력 출력에서​​ netron는 점화를 개선 동축 공진기의 공진 주파수를 조정하기 위해 2 단계에서 기술 된 바와 같이 출력 전력. 다음 단계 3.1 다시 시작합니다. </li></ol></li><li> 플라즈마가 플라즈마 토치의 어딘가에 자동 점화 또는 동축 원통형 모드로 전환하지 않는 경우가 원통형 모드에서 연소 될 때까지, 마이크로파 전력 공급 및 가스 유량을 변화. </li><li> 플라즈마가 원통형 모드 불타는 반복적 공급 마이크로파 전력의 전부가 플라즈마에 의해 흡수되어 반사 마이크로파 전력이 제로가되도록 이들을 상하 운동에 의해 세 개의 스터브 튜너 스텁을 조정한다. 주 : 마이크로파 다이오드 물 부하 및 제어 유닛의 대응하는 입력에 연결되어있는 경우, 반사 된 마이크로파 전력은 마이크로파 전력 공급 제어 장치에 표시된다.이 작업을 수행하는 방법을 전자 레인지 전원 공급 장치의 사용 설명서에 설명되어 있습니다. </li><li> 이 1.5㎾ 이상 15 미만 SLM 낮은 가스 유동 높은 마이크로파 전력이 사용되는 경우, 플라즈마가 석영 관의 벽에 닿지 않도록 잘 확인. 석영 관은 어디서나 빛을하지 않아야합니다. </li><li> 석영 관이 빨간색 경우, 마이크로파 전력을 감소 시키거나 완전히 소멸 할 때까지의 가스 유동을 증가시킨다. </li><li> 마이크로파 인해 플라즈마의 전도도에 플라즈마에 의해 방출 될 수 있기 때문에, 방사 된 마이크로파 전력이 임계 값보다 마이크로파 m 확인. </li><li> 방사 된 마이크로파 전력이 임계 값보다 높다면, 메쉬 크기가 사용되는 마이크로파의 파장의 절반보다 훨씬 작은 금속 메쉬 플라즈마를 차폐. </li></ol> 플라즈마 점화 4. 고속 카메라 동영상 주 : 플라즈마 원통형 모드로의 전환이 점화의 범위에 있기 때문에몇 백 밀리 초,이 프로세스는 가장 고속 카메라를 이용하여 조사 할 수있다. 그러나, 고속 카메라를 이용하여 플라즈마를 착화 할 때마다 점화 처리를 관찰 할 필요가 없다. <ol><li> 플라즈마 토치의 전방에 슬릿을보고 진단 마이크로파 플라즈마 토치 앞의 고속 카메라의 렌즈를 놓는다. </li><li> 카메라 금속 노즐의 선단에 동축 공진기로 포인팅 할 때까지 조정한다. </li><li> 금속 노즐의 선단에 카메라 초점. </li><li> 고속 카메라의 1,000 FPS (초당 프레임)로 녹화를 시작합니다. </li><li> 섹션 3에 기재된 바와 같이 플라즈마를 점화. </li></ol> 5. 안정적이고 지속적인 플라즈마 운전 주 : 플라즈마가 원통형 모드 착화되면 세 스터브 튜너는 안정적이고 CONTIN 플라즈마에 의해 마이크로파 전력의 흡수를 최대화하도록 조정 된플라즈마 토치의 uous 작업이 가능합니다. <ol><li> 치수 조정 - 반경 방향 및 축 방향 연장 - 원하는 치수에 플라즈마를 10 % 최대 출력 파워와 SLM (10)과 (70) 사이의 가스 유동 간의 마이크로파 전력 공급을 변화시킴으로써. 석영 관의 직경에 제한 반경 치수를 유지합니다. 플라즈마는 석영 관 점등되지해야한다는 것을 의미 석영 관의 벽을 만지지해야합니다. </li><li> 다른 모양에 플라즈마를 형성하기 위해 단지 원통형 공진기의 내부에 플라즈마를 가두는 짧은 석영 관을 사용하여 플라즈마 토치 조립체의 상부에 하나의 오리피스를 배치했다. </li><li> 필요한 경우, 일부 나사 구멍을 고정합니다. </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

제시된 동영상 추가 점화기없이 대기압 마이크로파 플라즈마의 점화는,이 마이크로파 플라즈마 토치, 그 조정, 플라즈마의 점화 처리와 안정적이고 연속 동작의 기본 원리를 실현할 수있는 방법을 설명한다. 서론에서 설명한 바와 같이,이 마이크로 웨이브 플라즈마 토치 이미 여러 종류가 있지만 그 중 어느 것도 추가 점화기뿐만 아니라 지속적이고 안정적​​인 플라즈마 작동하지 않고 플라즈...

대기압 마이크로 웨이브 플라즈마 토치는 다른 다양한 응용 프로그램을 제공합니다. 한편 그들은 화학적 프로세스 볼륨 및 잔광 플라즈마 표면 처리에 적용 할 수있는 반면에, 사용될 수있다. 표면 처리는 접착제, 페인트 또는 래커 또는 표면 살균 또는 멸균의 밀착성을 증가시키는 처리를 프로세스로 명명 될 수있다. 고온 반응성 플라즈마 자체 폐가스 1-7의 분해 등 체적 공정에 사용될 수있다. 이들 폐기 가스는 유해 지구 온난화에 기여하고, 종래 거의 분해 할 수 없다. 그러나, 이들은 그러한 반도체 산업 분야로 분기 성장에 필요하다. 다른 응용 프로그램은 CO에 CO 2의 해리 O 2 또는 탄소와 수소의 8,9에 CH 4와 같은 화학 합성입니다. 신 재생 에너지 원으로부터 전기 에너지가 잉여 CO를 해리하는데 사용될 수있다 <sub&gt; 2 CO와 O 2로. CO는 화학 산업에 대한 물질 또는 화학 물질 저장과 같은 플랫폼 화학 물질로, 더 교통 합성 연료로 사용할 수 있습니다 높은 탄화수소를 처리 할 수​​ 있습니다. 몇 가지 마이크로파 플라즈마 토치가 있지만 대부분은 단점이있다 : 그들은 단지, 매우 적은 플라즈마 볼륨이 추가 점화기 필요 플라즈마 리액터의 냉각을 필요로하거나 단지 펄스 모드 10-18에서 작동 될 수있다. 이 영화에서 제시 마이크로파 플라즈마 토치 운전 파라미터의 광범위한 플라즈마 반응기의 임의의 냉각없이 단독으로 추가 점화기뿐만 아니라 안정적이고 지속적인 작동으로 제공 마이크로파 전력과 플라즈마의 점화를 제공하여 사용할 수있다 위에서 언급 한 모든 응용 프로그램에 대한. 동축 원통형 하나 하나 마이크로파 플라즈마 토치 두 공진기의 조합에 기초한다. 원통형 공진기는 낮은 품질을 갖고 운전 방식이다중심에서 높은 전기장과 공지 E 010 -mode 에드. 동축 공진기는 원통형 공진기의 아래에 위치 접선 가스 공급과 함께 가동 금속 노즐로 구성된다. 동축 공진기의 높은 품질은 매우 좁은 속을 공진 곡선을 나타낸다. 때문에 높은 전계가 도달 할 수있는 동축 공진기의 높은 품질로되는 플라즈마의 점화 요구된다. 그러나, 동축 공진기의 높은 품질은 매우 좁고 공진 곡선과 연관되고, 따라서 공진 주파수를 완벽하게 제공 마이크로파의 주파수와 일치한다. 인해 플라즈마의 유전율은 플라즈마 점화 후의 공진 주파수 이동하기 때문에, 전자는 더 이상 동축 공진기에 침투 할 수 없다. 플라즈마의 연속 동작을위한 낮은 품질과 넓은 공진 곡선 원통형 공진기가 필요하다. 동축 공진기의 금속 노즐을 통해 추가적인 축 가스 공급이 가능하다. 플라즈마를 점화하고, 예를 들면, 마이크로파 튜브 투명 석영 관을 한정된다. 석영 관의 유전율은 공진 주파수에 영향을 미친다. 석영&gt; (1)의 유전율을 갖기 때문에, 원통형 공진기의 부피는 낮은 공진 주파수에 이르게 사실상 대형화. 이 현상은 원통형 공진기의 치수를 설계 할 때 고려되어야한다. 공진 주파수가 삽입 된 석영 관에 의해 영향을받는 방법에 대한 상세한 설명은 길고 연장 된 석영 관이 사용되는 경우,이 또한 대량 처리 용 반응 챔버로서 작용할 수 레퍼런스 23에서 찾을 수있다. 그러나, 표면 처리를위한 플라즈마는 또한 오리피스의 다른 종류가 다르게 형성 될 수있다. 전자 렌지는 마그네트론에서 직사각형 도파관을 통해 공급된다. 낮은 리플 마그네트론의 사용이 권장 합이다 소음 불쾌를 피하려면했다. 영화에서 사용되는 마그네트론은 낮은 리플 하나입니다. 안정적이고 지속적인 작동이 원통형 공진기에 의해 제공되는 동안 플라즈마의 점화 용 고품질 동축 공진기가 사용된다. 고품질 동축 공진기하여 공진기의 공진 주파수를 플라즈마의 점화를 달성하기 완벽 마그네트론 사용에 의해 제공되는 마이크로파의 주파수와 일치한다. 모든 마그네트론 정확히 공칭 주파수에서 그들의 마이크로파 주파수를 방출하지 않기 때문에 주파수와 출력 전력에 의존하므로, 마그네트론은 스펙트럼 분석기로 측정되어야한다. 동축 공진기의 공진 주파수는 상하 금속 노즐을 이동시킴으로써 조절 될 수있다. 이것은 공진 주파수를 측정함으로써, 또한 네트워크 분석기를 사용 마그네트론의 송신 주파수로 조정될 수있다. 노즐의 선단에 높은 전계에 도달하기 위해 필요한 시동플라즈마의, 세 개의 스터브 튜너 부가 필요하다. 이 3- 스터브 튜너는 일반적으로 사용되는 전자 부품이다. 세 개의 스터브 튜너는 마이크로파 플라즈마 토치와 마그네트론 사이에 장착된다. 동축 공진기의 공진 주파수를 조정 한 후, 순방향 전력은 최대화하고, 반사 전력 반복적 세 스터브 튜너 스텁을 조정함으로써 최소화. 마이크로파 플라즈마 토치가 마그네트론에 접속 될 때, 동축 공진기의 공진 주파수뿐만 아니라 최대화 것으로서 세 스터브 튜너를 이용하여 순방향 전력을 조정 한 후, 마이크로파 플라즈마 토치의 플라즈마가 점화 될 수있다. 플라즈마의 점화에 대해 0.3~1 킬로와트의 최소 마이크로파 전력은 충분하다. 플라즈마 점화 동축 공진기. 동축 공진기의 공진 주파수는 플라즈마의 유전율 수 마이크로파로 인해 시프트되는 플라즈마의 점화가 끝난이상 동축 공진기에 침투. 따라서, 그것의 더 확장 된 모드로 원통형 동축 모드로부터 플라즈마 스위치 원통형 공진기의 중심에 금속 노즐 위에 자유롭게 서있는 레코딩. 원통형 모드의 품질이 매우 낮기 때문에, 넓은 공명 곡선을 나타내고 있기 때문에, 마이크로파는 여전히 인해 플라즈마의 유전율에 공진 주파수의 변화에​​도 불구하고 원통형 공진기에 침투 할 수있다. 따라서, 원통형 모드에서 플라즈마의 연속적이고 안정적​​으로 동작 마이크로파 플라즈마 토치가 제공된다. 그러나, 공급되는 마이크로파 전력의 완전한 흡수를 달성하기 위해, 세 개의 스터브 튜너의 스터브는 재조정되어야한다. 그렇지 마이크로파 전력 공급이 완전히 플라즈마에 흡수되지 않고 제공 마이크로파의 일부는 반사되고 백분율 물의 하중에 의해 흡수된다. 동축에서 플라즈마의 점화를 검사모드와 확장 원통 모드로 전환 한 다음 그, 플라즈마 점화는 고속 카메라로 관찰된다. 플라즈마가 공급되는 마이크로파 전력에 의해 점화되는 방법 마그네트론의 주파수 의존성을 측정하는 방법을 보여줄 것이다 제시된 동영상은 동축 공진기의 공진 주파수는 순방향 전력이 최대가되는 방식으로 조정하고있다. 고속 카메라 기록도 도시되어있다.

<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

이 영화는 대기압 플라즈마 토치가 추가 점화기와 마이크로파 전력에 의해 점화 할 수있는 방법을 보여줍니다. 플라즈마를 점화 한 후, 플라즈마를 안정적으로 연속 운전이 가능하고, 플라즈마 토치는 많은 상이한 애플리케이션에 사용될 수있다. 한편, 고온 (3600 K 가스 온도)가 저온 플라즈마 잔광 화학적 과정과 반대로 사용될 수있다 (온도는 거의 RT까지) 표면 처리에 적용 할 수있다. 예를 들어 화학 합성 흥미로운 볼륨 프로세스입니다. 여기서 마이크로파 플라즈마 토치가 유해하고, 지구 온난화에 기여하지만, 반도체 분기 같은 산업 분야에서 성장을 에칭 가스로서 필요한 폐기 가스의 분해에 사용될 수있다. 다른 응용 CO 2의 해리이다. 신 재생 에너지 원으로부터 잉여의 전기 에너지가 CO와 O 2 CO 2 해리를 위해 사용될 수있다. CO는 더 프로가 될 수이에 따라 화학 산업의 에너지, 합성 연료 또는 플랫폼 화학 물질의 화학 스토리지를 제공하는 기체 또는 액체 높은 탄화수소 cessed. 플라즈마 토치의 잔광의 애플리케이션 래커, 접착제 나 도료의 밀착성을 높이기 위해 표면 처리를하고, 표면 살균 또는 다른 종류의 오염 제거된다. 영화는 추가 점화기, 예를 들어, 전기 스파크없이 마이크로파 전력만으로 플라즈마를 점화하는 방법을 설명합니다. 플라즈마 점화 후 플라즈마의 연속적이고 안정적​​인 동작을 보장 원통형 하나의 점화를 제공 한 동축 - 마이크로파 플라즈마 토치는 두 개의 공진기의 조합에 기초한다. 플라즈마는 프로세스 체적 긴 마이크로파 튜브 투명 동작 또는 표면 처리 목적 오리피스에 의해 형성 될 수있다.

<html> 추가 점화기뿐만 아니라 조정 가능한 공진 주파수를 갖는 고품질 동축 공진기는 마이크로파 플라즈마 토치에 저품질 원통형 공진기와 결합 된 안정적이고 연속적인 플라즈마 조작없이 플라즈마 점화를 제공한다. 이 플라즈마 토치의 회로도는 그림 3에 제시되어있다. 플라즈마는 여기에 전자 레인지 투명 튜브, 석영 관으로 제한됩니다. 볼륨 플라즈마 처리 또는 표면 처리를위한...

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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.

어떻게 추가 점화기없이 대기압 마이크로 웨이브 플라즈마 토치를 점화

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 ...

how-to-ignite-an-atmospheric-pressure-microwave-plasma-torch-without

Research

JoVE Journal

Engineering

19.3K 조회수.  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.

마이크로 웨이브 포토닉스 시스템 속삭이는 - 갤러리 모드 공진기를 기반으로

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

연구

공학

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.

극단적 인 압력과 온도에서 합성 부위 회절

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.

미세 유체의 Picoinjection 금속 전극없이 삭제

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.

무질서 광 밴드 갭 (photonic bandgap) 재료의 광자 속성을 연구에 전자 레인지 및 유전체 고체의 육안 샘플을 사용하여

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.

어떻게 로터 게이지를 회전하기위한 진공 봄 전송 패키지를 빌드하는 방법

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.

대기압 플라즈마 설치 프로그램은 반응성 종 형성을 조사하기

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.

SH SY5Y 세포의 포도 당 부족 유발 부상에 대 한 신경 보호 요원으로 대기압 플라즈마 제트의 새로운 응용 프로그램

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.

단일 레이어 사각형 SnSe 대형 조각의 대기압 제조

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.

신경 줄기 세포 분화는 원스텝 차가운 대기 플라즈마 치료에서 체 외에 의해

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.

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