Name: an atmospheric pressure plasma setup to investigate the reactive species formation
Uploaded: 2016-11-03T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 36 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about An Atmospheric Pressure Plasma Setup to Investigate the Reactive Species Formation at JoVE.com

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

1. Plazma Kurulum Koruyucu <ol><li> Güç kaynağı, voltaj / akım ölçer, güç kablosu, plazma elektrot plazma jeti, vb: kafes içinde elektrik çevrenin tüm parçalarını yerleştirin </li><li> canlı elektrotun o, toprak elektrot ve ilgili kablolar birbirine ya da metal kafes ile temas etmeyen bu yüzden kafes içinde boşluk yeterli olduğundan emin olun. </li><li> Plazma işlemi sırasında yüksek gerilim elektrottan elektrik çarpması riskini önlemek için plazma güç kaynağına bağlı bir kilide sahip kafes donatın. </li><li> Plazma çalışmayı kesmeden parametrelerin değiştirilmesine izin kafesin dış yüzeyinde voltaj ve frekans kontrolleri yerleştirin. </li><li> Zemin Tüm metal örgü kafes ve bir toprak bağlama fişi onları Kablolamayla kafes kendi içinde destekler. </li></ol> 2. Tahliye Parametreleri <ol><li> toprak elektrot o altında canlı elektrot yerleştirinn cam tüp (yani, tüp memesine yakın). </li><li> işletme gerilimi ölçün ve geri dönüş akımını izlemek için dairesel akım probu ile toprak elektrot geçmek için plazma güç kaynağına voltaj probu bağlayın. </li><li> akım, voltaj ve plazma çalışma frekansı (akım veya gerilim probu biri tarafından belirlenir) izleme, bir osiloskop gerilim ve akım probu hem bağlayın. </li><li> kütle akış kontrol (MFC) kullanılarak 2 SLM cam tüp içindeki gaz akışını ayarlama. </li><li> plazma güç kaynağı açarak içinden geçen besleme gazı helyum ile bir cam tüp içinde plazma tutuşturmak. prob okumaları kullanılarak, sırasıyla, 18 kV ve 25 kHz deşarj voltaj ve frekans ayarlayın. NOT: Parametre varyasyonları deşarj tüm deneylerin en yüksek moleküler içeriği ile meydana edildiği minimal gerilim ve sıklığını belirlemek için yapılır. thMoleküler içeriği artar e plazma tutuşabilir için yüksek voltaj gerektirir. Yüksek gerilim dolayısıyla sıvı numune buharlaşmasının artması gelen plazma önemli gaz sıcaklığı artış ile sonuçlanabilir unutmayın. </li><li> Tüm deneylerde, sabit voltaj tutun. </li></ol> 3. Besleme Gaz için Katkılar Tanıtımı <ol><li> T-konnektör kullanarak ana besleme gaz boru ikinci MFC bağlayın. </li><li> besleme gazı su buharı eklemek için, örgü kafesin Drechsel şişeye (tarafında en üst ya da üzerine) dışında su ile doldurulur ve bir yer ile helyum MFC düzenlenmiş akış doğrudan. </li><li> besleme gazının akışı bölme doyma arzu edilen düzeyde bir elde edilir. Su (H2 16 O) ile Drechsel şişeye geçen gaz akışı (200 SCCM) doğrudan,% 10 besleme gazının% 10 doygunluk elde etmek. </li><li> T-bağlacının kullanılması,% 90 (1800 sccm) ile bu tamamen su buharı doymuş gaz kombinekuru gaz akışı. </li></ol> 4. Reaktör <ol><li> İki parça, üst ve alt oluşan bir reaktör hazırlayın. Bir egzoz borusu ile alt kısmını donatın. </li><li> plazma jetinin meme cam reaktör yerleştirin. </li><li> reaktörün üst kısmında açıklık içinde bir kauçuk rondela içinde plazma püskürtme memesi yerleştirin. </li><li> bir stand üzerine iyi olarak benzeri rezervuar oluşan kap hazırlayın. Stand ve bir dielektrik malzemeden (örneğin, cam, kuvars cam) dan kuyu hem olun. </li><li> o jet memeden plazma atık maruz böylece reaktör içindeki örnek kap yerleştirin. </li><li> Örnek bir kapta bulunan sıvı H 2 17 O örnek koyun. Hidroksil radikalleri saptanması için, 5,5-dimetil-1-pyrroline- N-oksit (DMPO) spin tuzağına eden bir çözelti (5.1) kullanın. NOT: Spin tuzak seçimi yanı sıra sıvı numune seçimi comTüm unsurların Araştırılan türlerine bağlıdır. Örneğin, • OH radikalini kaynak H 2 16 O / H 2 17 O ve DMPO spin trap kullanılarak incelenmiştir. • H kökü kaynağı kökü • H saptanması için kullanılacak bir H2O / D 2 O (gaz ve sıvı). N-tert-Butil-α-phenyl (PBN) kullanımını gerektirir. He durumda H2O buharı ile plazmadaki DMPO çok DMPO-OH, ilave maddesinin 15 oluştururken, bu ağırlıklı olarak tuzak olarak hidrojen radikali olduğu gösterilmiştir. </li><li> buzlu cam yüzeyler temas yoluyla iki reaktör parçaları bağlayın. </li></ol> 5. Spin Radikal Türlerin Yakalama <ol><li> Gerekli konsantrasyon ile seçilen sıkma tuzak çözüm hazırlayın. Sulu çözeltiler için, de-iyonize edilmiş su ile yıkayınız. (Örneğin, DMPO gibi) nitron sıkma trans, bir 100 mM konsantrasyon kullanın. </li><li> 30 sn besleme gazının (2 slm) ile reaktöre önceden yıkayın. </li><li> ignplazma ite (2.5) ve zaman belirli bir süre (örneğin, 60 sn) plazma atık sıvı örneği maruz bırakmaktadır. </li><li> Gerekli poz süre sonra, plazma güç kaynağını kapatın ve reaktör açın. Reaktörden numune muhafazası çıkarın. </li><li> Örnek toplamak ve elektron paramanyetik rezonans spektroskopi (EPR) 15 kullanılarak analiz. </li></ol>

<ol>
	<li>Boxhammer, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bactericidal+action+of+cold+atmospheric+plasma+in+solution.">Bactericidal action of cold atmospheric plasma in solution.</a> New J. Phys. 14, 113042 (2012).</li><li>Graves, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+emerging+role+of+reactive+oxygen+and+nitrogen+species+in+redox+biology+and+some+implications+for+plasma+applications+to+medicine+and+biology.">The emerging role of reactive oxygen and nitrogen species in redox biology and some implications for plasma applications to medicine and biology.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 45, 263001 (2012).</li><li>von Woedtke, T., Reuter, S., Masur, K., Weltmann, K. -. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmas+for+medicine.">Plasmas for medicine.</a> Phys. Rep. 530, 291-320 (2013).</li><li>Machala, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+ROS+and+RNS+in+Water+Electro-Sprayed+through+Transient+Spark+Discharge+in+Air+and+their+Bactericidal+Effects.">Formation of ROS and RNS in Water Electro-Sprayed through Transient Spark Discharge in Air and their Bactericidal Effects.</a> Plasma Proc. Polym. 10, 649-659 (2013).</li><li>Lu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reactive+species+in+non-equilibrium+atmospheric-pressure+plasmas:+Generation,+transport,+and+biological+effects.">Reactive species in non-equilibrium atmospheric-pressure plasmas: Generation, transport, and biological effects.</a> Phys. Rep. 630, 1-84 (2016).</li><li>Takamatsu, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbial+Inactivation+in+the+Liquid+Phase+Induced+by+Multigas+Plasma+Jet.">Microbial Inactivation in the Liquid Phase Induced by Multigas Plasma Jet.</a> PLoS One. 10, 0132381 (2015).</li><li>Ahlfeld, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inactivation+of+a+Foodborne+Norovirus+Outbreak+Strain+with+Nonthermal+Atmospheric+Pressure+Plasma.">Inactivation of a Foodborne Norovirus Outbreak Strain with Nonthermal Atmospheric Pressure Plasma.</a> mBio. 6, 02300 (2015).</li><li>Hirst, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-temperature+plasma+treatment+induces+DNA+damage+leading+to+necrotic+cell+death+in+primary+prostate+epithelial+cells.">Low-temperature plasma treatment induces DNA damage leading to necrotic cell death in primary prostate epithelial cells.</a> Brit. J. Cancer. 112, 1536-1545 (2015).</li><li>Norberg, S. A., Tian, W., Johnsen, E., Kushner, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atmospheric+pressure+plasma+jets+interacting+with+liquid+covered+tissue:+touching+and+not-touching+the+liquid.">Atmospheric pressure plasma jets interacting with liquid covered tissue: touching and not-touching the liquid.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 47, 475203 (2014).</li><li>Greb, A., Niemi, K., O'Connell, D., Gans, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+resolved+actinometry+for+simultaneous+measurement+of+atomic+oxygen+densities+and+local+mean+electron+energies+in+radio-frequency+driven+plasmas.">Energy resolved actinometry for simultaneous measurement of atomic oxygen densities and local mean electron energies in radio-frequency driven plasmas.</a> Appl. Phys. Lett. 23, 234105 (2014).</li><li>Wagenaars, E., Gans, T., O'Connell, D., Niemi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-photon+absorption+laser-induced+fluorescence+measurements+of+atomic+nitrogen+in+a+radio-frequency+atmospheric-pressure+plasma+jet.">Two-photon absorption laser-induced fluorescence measurements of atomic nitrogen in a radio-frequency atmospheric-pressure plasma jet.</a> Plasma Sources Sci. Technol. 21, 042002 (2012).</li><li>Abd-Allah, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+spectrometric+observations+of+the+ionic+species+in+a+double+dielectric+barrier+discharge+operating+in+nitrogen.">Mass spectrometric observations of the ionic species in a double dielectric barrier discharge operating in nitrogen.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 48, 085202 (2015).</li><li>Takamatsu, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+reactive+species+using+various+gas+plasmas.">Investigation of reactive species using various gas plasmas.</a> RSC Adv. 4, 39901-39905 (2014).</li><li>Uchiyama, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EPR-Spin+Trapping+and+Flow+Cytometric+Studies+of+Free+Radicals+Generated+Using+Cold+Atmospheric+Argon+Plasma+and+X-Ray+Irradiation+in+Aqueous+Solutions+and+Intracellular+Milieu.">EPR-Spin Trapping and Flow Cytometric Studies of Free Radicals Generated Using Cold Atmospheric Argon Plasma and X-Ray Irradiation in Aqueous Solutions and Intracellular Milieu.</a> PloS One. 10, e0136956 (2015).</li><li>Gorbanev, Y., O'Connell, D., Chechik, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-thermal+plasma+in+contact+with+water:+The+origin+of+species.">Non-thermal plasma in contact with water: The origin of species.</a> Chem. Eur. J. 22, 3496-3505 (2016).</li><li>Schmidt-Bleker, A., Winter, J., Iseni, S., Rueter, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reactive+species+output+of+a+plasma+jet+with+a+shielding+gas+device+-+Combination+of+FTIR+absorption+spectroscopy+and+gas+phase+modelling.">Reactive species output of a plasma jet with a shielding gas device - Combination of FTIR absorption spectroscopy and gas phase modelling.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 47, 145201 (2014).</li><li>Schmidt-Bleker, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+plasma+chemistry+of+a+cold+atmospheric+argon+plasma+jet+with+shielding+gas+device.">On the plasma chemistry of a cold atmospheric argon plasma jet with shielding gas device.</a> Plasma Sources Sci. Technol. 25, 015005 (2015).</li><li>Lide, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> CRC Handbook of Chemistry and Physics. , (1992).</li><li>Tsuchiya, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitric+oxide-forming+reactions+of+the+water-soluble+nitric+oxide+spin-trapping+agent,+MGD.">Nitric oxide-forming reactions of the water-soluble nitric oxide spin-trapping agent, MGD.</a> Free Radic. Biol. Med. 27, 347-355 (1999).</li><li>Robert, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rare+gas+flow+structuration+in+plasma+jet+experiments.">Rare gas flow structuration in plasma jet experiments.</a> Plasma Sources Sci. Technol. 23, 012003 (2014).</li><li>Allen, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+inhibition+of+the+polymerization+of+styrene.">Oxygen inhibition of the polymerization of styrene.</a> J. Appl. Chem. 4, 289-290 (1954).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Burada, bir-house inşa atmosferik basınç plazma kurulum kullanımını göstermek. metal örgü kafes herhangi plazma kaynaklı alanlara göre olası müdahale ve / veya hasar yakındaki hassas ekipmanları korumaktadır aynı zamanda dış alanlardan minimize girişim ile tekrarlanabilir plazma koşullarını sağlamak için yardımcı olur. kurulum koruyucu (caging) ameliyat plazma ve elektriksel özellikleri türüne bağlıdır. Amaç, plazma işlemi dış parazit olmamasını sağlamak ve ekipmanları çevreleyen müdahale plazma alanlarını kaçınmaktır. Bu durumda, göz boyutu Ancak, düşük örgü boyutu farklı plazmalar için gerekli olabilir 22 mm.&#39;dir. Plazma işlemi parametreleri voltajı ve bir osiloskop bağlı bir akım probu kullanılarak kontrol edildi. yüksek gerilim probu giriş ölçüde elektrik çevreyi değiştirir ve bu nedenle prob elektrik sisteminin bir parçası haline gelmeli ve varsaymak edilecekDeneylerin her boyunca aynı şekilde içine dalan. örnek ve plazma jet encapsulating cam reaktöre kullanımı reaksiyon sisteminden genellikle bilinmeyen kompozisyonun ortam atmosferine dışlanmasını sağlar. sunulan sonuçlar (vide supra), bu plazma çıkış akımı maruz sulu bir numune içinde plazma, reaktif oksijen türlerinin kaynağını belirlemek için kullanılmıştır. sıvı su molekülleri ve besleme gazı (buhar) su ayırt edilebilir eğer böyle bir soruşturma mümkündür. Hidroksil kökleri izotopik olarak etiketlenmiş bir su tanıtıldı, gaz fazında veya sıvı su moleküllerinden oluşan olup olmadığını belirlemek için: H, sıvı ortam olarak 2 17, O, besleme gazı içindeki H2 16 O buhar. Varsayımsal bir deney açık bir ortamda yapılan ise, iki faz birbirinden ayırt çevreleyen hava su buharı varlığı ile engellenmektedir olurdu. birçevreleyen atmosfer etkisini en aza indirmek için alternatif bir yöntem, plazma atık atmosferden türlerin yayılması koruyucu bir gaz 17 ile önlenmiştir olan literatürde gösterilmiştir. Koruyucu gaz (N2 veya O 2), bilinen bir bileşim 18, bir gaz perdesi oluşturur. Bu yazıda sunulan reaktör (su buharı gibi) ortam havası bileşenlerinin etkisini kaldırmak için basit bir yoludur, ve ek gaz akışının giriş olmadan farklı plazma jetleri ile kullanılabilir. • OH kökü benzer kökü • H kaynağı bir D2O / H2O sistemi kullanılarak tespit edilebilir. Yukarıda tarif edildiği gibi pahalı olmayan bir D 2 O da buhar olarak besleme gazının içine sokulabilir. H2O buhar ile gaz doygunluğu önce Drechsel balon tartılarak ve gaz akışını Throu köpüren sonra belirlendiBunu gh. Gazın bağıl nemi (örn, doygunluk) elde su miktarı ve geçen gazın hacmi hesaplanır. uzun süreli deneylerde, Drechsel şişede sıvının sıcaklığı buharlaşma nedeniyle azalabilir unutmayın. nem, belirli bir sıcaklık için hesaplanır. Hesaplanan değerler daha da besleme gazının görece neminin tespit literatürde 19 ile karşılaştırılmıştır. Ampirik bir su dolu Drechsel sayesinde o kadar 2 SLM bir akış tam şişe su buharı ile gaz doyurur keşfetmişlerdir. Ancak, yüksek akış oranları tam doygunluk için sıvı içindeki gazın yeterli ikamet süresi izin vermeyebilir. Diğer doygunluk teknikler gerekli olabilir. Başka zorlu bir görev yok çevreleyen hava sistemde mevcut olduğunu garanti etmektedir. Reaktör artık havayı çıkarmak için besleme gazı ile önceden temizlenir.Ön yıkama için gerekli olan zaman, reaktör hacmi ve verilen gazın akışı bağlıdır. Böyle bir helyum besleme gazı, plazma sistemi, sisteme, dış ortam hava dağılımı ve sürüklenme yokluğunun • radikal tutucu reaksiyonu kullanılarak test edilebilir. N2 plazma ve O hava 2 moleküller tarafından oluşturulan nitrik oksit (MGD) 2 Fe sahip bir radikal adüktü 2+ kompleksi 20 (MGD = N-metil-D-glukamin ditiokarbamat) olarak EPR ile tespit edilebilir. havanın tam olmaması durumunda, kimyasal katkı EPR sinyal gözlenmez. reaktör içinde, dış su moleküllerinin yokluğu aşağıdaki deneyle gösterilebilir. D 2 O sıvı numune, kuru bir besleme gazı plazmaya maruz kalmaktadır. Maruz kalma sonrası numune NMR analizi maruz kalma sırasında sıvı getirilen H2O miktarını gösterir. Bu Tubin artık H2O miktarını tahmin etmek için izin verirg deneyde besleme gazının 15 için de kullanılır. numune kabı tasarımı deneysel çalışma çok önemlidir. Başlangıçta, biz plastik ve cam mikrosantrifüj tüpler kullanılarak çalıştılar. Birlikte nispeten yüksek plazma besleme gaz akışı ile, açıklığın küçük çaplı çevreleyen hava ependorf tüp nüfuz izin vermez. Bununla birlikte, bu bir çok dezavantajları vardır. Plazma gerilmeye ve mikrosantrifüj tüp kenarlarında büyük sıcaklık artış göstermiştir. sıvı içine gaz fazından türlerin sağlanması, farklı gaz fazı dinamikleri ve sıvı numune düşük yüzey alanı (ve büyük bir hacim) da önemli ölçüde daha az etkili oldu. Bu nedenle, sıvı numune yüzey alanı, sıvı numune gaz fazından reaktif türlerin sağlanması için çok önemlidir. Bu kısa süreli radikalleri için özellikle önemlidir. Sıvı numune kabı nedenle maruz izin verecek şekilde tasarlanmış olmalıdırSıvı verimli difüzyon için yüksek yüzey alanına sahip. Numune sıvı numunenin konveksiyon ile ilgili sınırlamaları en aza indirmek için düşük derinliğe sahip olmalıdır. Gaz akışı yükseltilir ve özellikle de yanmış plazma ile sıvı numune 21 yüzeyinde önemli rahatsızlıklara oluşturmak dikkate alınmalıdır. Bu nedenle, numune kabı özel deney için gerekli çap ve derinlikte bir kuyu gibi bir şekle sahiptir. iyi konumlandırılmış olduğu standının yüksekliği deney ihtiyaçlarına göre ayarlanabilir. Plazma jet reaktöre sokulduğu bir lastik kapak bu mümkün sıvı ile atık temas açısını değiştirmek mümkün kılar. Bu çözümler reaktif türlerin bir kHz frekans paralel alan plazma jeti ile sıvı indüklenen (• OH, • lH, vs.) kaynağının inceleme sağlar. jet çevreleyen bir cam reaktör kullanılarak bir yöntem azalan sınırlı değildirkoşulları belirlemiş ve diğer atmosferik basınç plazmalar ile birlikte kullanılabilir. Bu durumda, optik kalite kuvars cam bir reaktör olarak kullanılır olması gerekir, ancak içindeki optik ölçümler yapma imkanı vardır, başka yararları arasında vs buhar, O2, N2,: Yöntem besleme gazı için bir katkı maddelerinin bir giriş sağlar malzeme. reaktörün alt kısmında egzos borusu hemen hemen herhangi bir laboratuar plazma jeti kullanarak sağlar: Egzoz uzak davlumbaz plastik boru ile bağlanabilir. Reaktör kavramı çok yönlü ve kontrollü atmosfer gereklidir farklı plazmaların araştırmalarda kullanılabilir. Örneğin, stiren polimerizasyonu oksijen türlerinin 22 tarafından inhibe edilir, fakat sıvı stiren helyum besleme gazı plazmaya maruz bırakıldığında reaktör içinde görülmektedir.

Düşük sıcaklık, atmosferik basınç plazmalar (LTPS) nedeniyle biyomedikal uygulamalarda 1-3 onların engin potansiyeli son yıllarda artan ilgisini çekmiştir. Çevre atmosferi ile temas ettiği zaman, LTP reaktif oksijen ve nitrojen (RONS) 2,4 çeşitli üreten (N2, O 2 H2O buhar) hava moleküler içeriği ile reaksiyona girer. (-, • H • NO, vb • OH • OOH / O 2) • Bunlar arasında (örneğin hidrojen peroksit, ozon, nitrit ve nitrat anyonlar gibi) nispeten istikrarlı türler ve son derece reaktif radikaller vardır. Ilk önce gaz fazında üretilmiş Bu türler, ayrıca, biyolojik substrat 5 plazma tarafından sağlanmaktadır. RONS yüzeyler ile etkileşim ve böylece antimikrobiyal, antikanser ve LTP 6-8 antiviral etkileri tanımlar. LTP tedavilerin geliştirilmesi reaksiyonların karmaşık modelleme gerektirirRONS 9. Su, biyolojik ortamda bir parçasıdır, ve sulu faz reaksiyonları önemli ölçüde sistemin karmaşıklığını artırır. Gaz fazı plazma araştırılması yaygın optik emisyon spektroskopisi, lazer kaynaklı floresan, kızıl ötesi spektroskopisi, kütle spektrometrisi (MS) gibi 10-12 dahil olmak üzere çeşitli analitik teknikler kullanılarak gerçekleştirilir. Aynı zamanda, sıvı fazda tespit türlerin ayrıntılı araştırmalar hala çok azdır. Mevcut raporlar sulu çözeltiler 13,14 nöronlar tespiti vb sitometrisi UV ve elektron para-manyetik rezonanstır (EPR) spektroskopi, gibi çeşitli analitik yöntemlerin kullanımını tarif eder. EPR sıvı radikal tespiti için en doğrudan yöntem biridir. Ancak, birçok radikal türler nedeniyle kısa yaşam süresi EPR tarafından tespit edilemez. Bu gibi durumlarda, yakalama sıkma sıklıkla kullanılmaktadır. Spin bir bileşik (spin trap) içeren bir teknik yakalama whIch hızlı ve selektif (DMPO-OH, ilave maddesinin oluşturulması, ör DMPO hidroksil kökü ile reaksiyona giren), daha kalıcı bir kökü ilave maddeyi elde etmek için bir radikal ile reaksiyona girer. Plazma sıvı etkileşim çalışmalarında ortak zorluklar plazma atık etrafında çevre atmosfer ve diğer etkenleri (dış alanları, çevreye duyarlı güç kaynağı parçaları, vs.) kontrol edememe vardır. Burada, ameliyat plazma ve plazma jet nozul etrafında bir in-house inşa reaktör içeren bir metal örgü halinde oluşan bir kurulum kullanımını göstermek. metal örgü önemli ölçüde geliştirilmiş tekrarlanabilirlik ve plazma jetinin genel işlerliğinin sağlayan Faraday kafesi olarak hizmet vermektedir. cam reaktör plazma jet ve sistemden çevreleyen atmosfer hariç sıvı örneği, hem de kapsüller. Bu yöntem, sıvı çözeltiler ile temas herhangi bir atmosferik basınçlı plazma jeti için de kullanılabilirler.Örneğin, son zamanlarda plazmaya maruz sulu numunede saptanan reaktif oksijen türlerinin kaynağı soruşturma sundu. Izotopik etiketli su sıvı ve plazma jet, sıvı çözelti sisteminin 15 gaz fazında oluşan türler arasında ayrım yapmak için kullanıldı.

<table><tbody><tr><td>Plasma Resonant and Dielectric Barrier Corona Driver power supply&amp;nbsp;</td><td>Information Unlimited</td><td></td><td>PVM500&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Mass flow controller (MFC)</td><td>Brooks Instruments&amp;nbsp;</td><td></td><td>2 slm (He calib.)</td></tr><tr><td>MFC</td><td>Brooks Instruments&amp;nbsp;</td><td></td><td>5 slm (He calib.)</td></tr><tr><td>Microcomputer controller for MFCs</td><td>Brooks Instruments&amp;nbsp;</td><td></td><td>0254</td></tr><tr><td>H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;&lt;sup&gt;17&lt;/sup&gt;O</td><td>Icon Isotopes</td><td>IO 6245</td><td></td></tr><tr><td>5,5-dimethyl-1-pyrroline &lt;em&gt;N&lt;/em&gt;-oxide</td><td>Dojindo Molecular Technologies, Inc.&amp;nbsp;</td><td>D048-10</td><td>&amp;ge;99%</td></tr><tr><td>2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>214000</td><td>98%</td></tr><tr><td>Helium</td><td>BOC UK</td><td>110745-V</td><td>99.996%</td></tr><tr><td>High voltage probe</td><td>Tektronix&amp;nbsp;</td><td></td><td>P6015A</td></tr><tr><td>Current probe</td><td>Ion Physics Corporation&amp;nbsp;</td><td></td><td>CM-100-L</td></tr><tr><td>Oscilloscope</td><td>Teledyne LeCroy</td><td></td><td>WaveJet 354A&amp;nbsp;</td></tr></tbody></table>

an atmospheric pressure plasma setup to investigate the reactive species formation

Termal olmayan atmosfer basıncı ( &#39;soğuk&#39;) plazmalar nedeniyle önemli biyomedikal potansiyeli son yıllarda artan ilgi görmüştür. Çevre atmosferle soğuk plazma reaksiyonları etkinliğini tanımlayabilir reaktif türlerin çeşitli verir. soğuk plazma tedavisinin etkili gelişme kinetik modeller gerektirirken, model kıyaslama ampirik veriler ihtiyacı var. plazmaya maruz kalan sulu çözeltilerde tespit reaktif türlerin kaynağı Deneysel çalışmalar hala çok azdır. Bu tür araştırmalar vardır (H 2, vb Ey buharı, O 2, N 2, hava) Biyomedikal plazma genellikle He veya Ar besleme gazı ile çalıştırılır ve belirli bir faiz çeşitli gaz katkılarla plazması tarafından üretilen reaktif türlerin araştırılması yatıyor plazma atık ile temas içinde çevre atmosferini kontrol zorluklar nedeniyle çok karmaşık. Bu çalışmada, &#39;yüksek&#39; gerilimin ortak konuları elekHz frekans plazma jeti deneysel çalışmalar tahrik. Bir reaktör plazma sıvı sisteminden ortam atmosferine dışlanmasını sağlayan geliştirilmiştir. Sistem böylece katkılar ve sıvı numune bileşenleri ile besleme gazı oluşur. Bu kontrollü bir atmosfer O-su buharı plazma sulu çözeltiler içinde, reaktif oksijen türlerinin kaynağı araştırılmasını sağladı. izotopik olarak etiketlenmiş su kullanımı, gaz fazında, kaynak tür ve sıvı oluşturulanlar arasında ayrım izin verdi. Plazma ekipmanı herhangi bir harici alanın olası etkisini ortadan kaldırmak için bir Faraday kafesi içinde kontrol altına alındı. Kurulum çok yönlüdür ve ayrıca soğuk plazma sıvı etkileşimler kimya anlamada yardımcı olabilir.

Yukarıda tarif edilen yöntem ve ekipmanı kullanarak, su ile temas halinde LTP sisteminde reaktif oksijen türlerinin kökeni araştırdık. Plazma çalışma frekansı ve gerilimi 25 kHz ve 18 kV (pik-to-peak), sırasıyla (Şekil 1). Örneğin, hidroksil radikali kaynağı izotopik olarak etiketlenmiş su kullanılarak belirlenmiştir. Bu sıvı numunede bu besleme gazı içinde su molekülleri arasında ayrım sağladı. Bunun için, H 2 16 O (buhar gibi) besleme gazı tanıtıldı. Çözündürüldü spin tuzağına DMPO ile H 2 17 o bir sıvı numune, bir numune kabı içine yerleştirilmiştir. Reaktör besleme gazı ile birlikte 30 saniye boyunca ön-yıkanmıştır. Önemli olarak, bu durumda, uzun ön-yıkama süresi, sıvı H teslim H 2 16 O önemli miktarda sonuçlanabilir <sub&gt; 2 17 O örnek. Daha sonra plazma ateşlenir ve numune 60 saniye boyunca atık maruz bırakılmıştır. maruziyet sonrası çözüm EPR ile analiz edilmiştir. İki DMPO-OH radikalini adüktler (DMPO- 17-OH ve DMPO- 16 OH) (Şekil 2) tespit edilmiştir. oluşan adüktlerinin oranı EPR verilerin daha fazla analiz ile tespit edildi. Sıvı faz bileşimin MS analizi, H 2 17 O (Tablo 1) H2 (gaz fazından sıvı içine yayılır) 16 O oranı gösterdi. iki karşılaştırması sıvı içinde saptanan hidroksil kökleri, aslında, sıvı, gaz fazında, menşeli olup olduğunu ileri sürmektedir. Benzer çalışmalar, 15 radikal • H (• D) kaynağını tespit etmek için bir D 2 O / H 2 O sistemi gibi diğer sistemler kullanılarak yapılabilir. Şekil 1. Kurulum reaktif oksijen türlerinin kaynağı araştırılması için kullanılmıştır. Plazma helyum besleme gazı ile kuvars cam tüp (4 mm iç çap, 1 mm et kalınlığında) üretilmiştir. Besleme gazı akışı 2 sim olmuştur. Besleme gazı ihtiva edilen H yukarıda belirtildiği gibi tanıtılan 2 O buharı. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54765/54765fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/54765/54765fig2.jpg" /> H 2 17 DMPO çözeltisi içinde indüklenen DMPO-H, DMPO- 16-OH ve DMPO- 17 OH radikalini adüktlerin karışımdan Şekil 2. EPR tayfı </sup&gt; O plazmaya maruz. analiz literatüründe 16 mevcut aşırı ince değerlerini kullanarak spektrumları simülasyon yazılımı kullanılarak yapıldı. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54765/54765fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="tablo 1" src="/files/ftp_upload/54765/54765tbl1.jpg" /> DMPO- 16 OH Tablo 1. Konsantrasyon ve DMPO- 17 OH radikal ekleri ve 2 17 O örnek plazma maruz kaldıktan sonra sıvı H H 2 16 O miktarı. Adüktleri konsantrasyonlarının mutlak miktarları EPR kalibrasyon kullanılarak elde edilmiştir kararlı bir radikal 2 ile,2,6,6-tetrametilpiperidin 1-oksil (TEMPO). Resim ilave su buharı (Giriş 1) olması durumunda, bir artık nem besleme gazı içinde mevcut olan. H 2 17 o ve sıvı numunede H 2 16 O nispi miktarları oluşan bir karışım sonrası plazma maruziyet çözeltisi ile tepkimeye girdikten sonra 16 O- ve 17 O-sinnamik asit elde sinamoil klorür bir hidroliz reaksiyonu kullanılarak belirlenmiştir. Başka bir yerde, 15 tarif edilen şekilde elde edilen karışım, yüksek çözünümlü kütle spektrometresi ile analiz edilmiştir.

Watch this Scientific Journal Video about An Atmospheric Pressure Plasma Setup to Investigate the Reactive Species Formation at JoVE.com

An Atmospheric Pressure Plasma Setup to Investigate the Reactive Species Formation

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

Bir Atmosfer Basıncı Plazma Kurulum Reaktif Türler Oluşumu Araştırma

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

an-atmospheric-pressure-plasma-setup-to-investigate-reactive-species

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Organic Chemistry

Engineering

Unit 1

Radical Chemistry

SCIENTISTS IN ACTION

9.9K Görüntüleme.  University of York. An experimental setup was created for the helium-operated kHz frequency plasma jet. The setup includes a cage for the plasma power supply and jet and an in-house built reactor to monitor plasma-induced reactive species without the interference of the ambient atmosphere. 

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

Encapsulation and Permeability Characteristics of Plasma Polymerized Hollow Particles

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

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

Plazma Polimerize Hollow Parçacıkların Encapsulation ve Geçirgenlik Özellikleri

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

Mühendislik

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.

Aşırı basınç ve Sıcaklıklarda sentezi ve mikrodifraksiyon

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

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.

Nasıl herhangi bir ilave Ateşleyici olmadan bir Atmosferik Basınç Mikrodalga Plazma Torch tutuşturmak için

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 ...

Basic Research in Plasma Medicine - A Throughput Approach from Liquids to Cells

In plasma medicine, ionized gases with temperatures close to that of vertebrate systems are applied to cells and tissues. Cold plasmas generate reactive species known to redox regulate biological processes in health and disease. Pre-clinical and clinical evidence points to beneficial effects of plasma treatment in the healing of chronic ulcer of the skin. Other emerging topics, such as plasma cancer treatment, are receiving increasing attention. Plasma medical research requires interdisciplinary expertise in physics, chemistry, and biomedicine. One goal of plasma research is to characterize plasma-treated cells in a variety of specific applications. This includes, for example, cell count and viability, cellular oxidation, mitochondrial activity, cytotoxicity and mode of cell death, cell cycle analysis, cell surface marker expression, and cytokine release. This study describes the essential equipment and workflows required for such research in plasma biomedicine. It describes the proper operation of an atmospheric pressure argon plasma jet, specifically monitoring its basic emission spectra and feed gas settings to modulate reactive species output. Using a high-precision xyz-table and computer software, the jet is hovered in millisecond-precision over the cavities of 96-well plates in micrometer-precision for maximal reproducibility. Downstream assays for liquid analysis of redox-active molecules are shown, and target cells are plasma-treated. Specifically, melanoma cells are analyzed in an efficient sequence of different consecutive assays but using the same cells: measurement of metabolic activity, total cell area, and surface marker expression of calreticulin, a molecule important for the immunogenic cell death of cancer cells. These assays retrieve content-rich biological information about plasma effects from a single plate. Altogether, this study describes the essential steps and protocols for plasma medical research.

A high-throughput cold physical plasma treatment protocol of liquids and cells is shown. It involves setting up different feed gas compositions for plasma ignition, measuring the plasma&#39;s emission spectra, and the subsequent analysis of liquids and cellular activity after plasma treatment.

Plazma tıp - sıvı hücreleri bir üretilen iş yaklaşımı temel araştırma

In plasma medicine, ionized gases with temperatures close to that of vertebrate systems are applied to cells and tissues. Cold plasmas generate reactive ...

Çevre

Experimental Methods of Dust Charging and Mobilization on Surfaces with Exposure to Ultraviolet Radiation or Plasmas

Electrostatic dust transport has been hypothesized to explain a number of observations of unusual planetary phenomena. Here, it is demonstrated using three recently developed experiments in which dust particles are exposed to thermal plasma with beam electrons, beam electrons only, or ultraviolet (UV) radiation only. The UV light source has a narrow bandwidth in wavelength centered at 172 nm. The beam electrons with the energy of 120 eV are created with a negatively biased hot filament. When the vacuum chamber is filled with the argon gas, a thermal plasma is created in addition to the electron beam. Insulating dust particles of a few tens of microns in diameter are used in the experiments. Dust particles are recorded to be lofted to a height up to a few centimeters with a launch speed up to 1 m/s. These experiments demonstrate that photo and/or secondary electron emission from a dusty surface changes the charging mechanism of dust particles. According to the recently developed &#34;patched charge model&#34;, the emitted electrons can be re-absorbed inside microcavities between neighboring dust particles below the surface, causing the accumulation of enhanced negative charges on the surrounding dust particles. The repulsive forces between these negatively charged particles may be large enough to mobilize and lift them off the surface. These experiments present the advanced understanding of dust charging and transport on dusty surfaces, and laid a foundation for future investigations of its role in the surface evolution of airless planetary bodies.

Dust charging and mobilization is demonstrated in three experiments with exposure to thermal plasma with beam electrons, beam electrons only, or ultraviolet (UV) radiation only. These experiments present the advanced understanding of electrostatic dust transport and its role in shaping the surfaces of airless planetary bodies.

Toz şarj ve ultraviyole radyasyon veya plazmasının maruz kalma ile yüzeylerde seferberlik deneysel yöntemleri

Electrostatic dust transport has been hypothesized to explain a number of observations of unusual planetary phenomena. Here, it is demonstrated using ...

Emission Spectroscopic Boundary Layer Investigation during Ablative Material Testing in Plasmatron

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution for future high-speed reentry missions. But despite the advancements made since Apollo, heat flux prediction remains an imperfect science and engineers resort to safety factors to determine the TPS thickness. This goes at the expense of embarked payload, hampering, for example, sample return missions. 
Ground testing in plasma wind-tunnels is currently the only affordable possibility for both material qualification and validation of material response codes. The subsonic 1.2MW Inductively Coupled Plasmatron facility at the von Karman Institute for Fluid Dynamics is able to reproduce a wide range of reentry environments. This protocol describes a procedure for the study of the gas/surface interaction on ablative materials in high enthalpy flows and presents sample results of a non-pyrolyzing, ablating carbon fiber precursor. With this publication, the authors envisage the definition of a standard procedure, facilitating comparison with other laboratories and contributing to ongoing efforts to improve heat shield reliability and reduce design uncertainties.
The described core techniques are non-intrusive methods to track the material recession with a high-speed camera along with the chemistry in the reactive boundary layer, probed by emission spectroscopy. Although optical emission spectroscopy is limited to line-of-sight measurements and is further constrained to electronically excited atoms and molecules, its simplicity and broad applicability still make it the technique of choice for analysis of the reactive boundary layer. Recession of the ablating sample further requires that the distance of the measurement location with respect to the surface is known at all times during the experiment. Calibration of the optical system of the applied three spectrometers allowed quantitative comparison. At the fiber scale, results from a post-test microscopy analysis are presented.

Development of new ablative materials and their numerical modeling requires extensive experimental investigation. This protocol describes procedures for material response characterization in plasma flows with the core techniques being non-intrusive methods to track the material recession along with the chemistry in the reactive boundary layer by emission spectroscopy.

Plazmatronun ablatif Malzeme Test sırasında Emisyon Spektroskopik Sınır Tabaka İncelenmesi

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution ...

Non-equilibrium Microwave Plasma for Efficient High Temperature Chemistry

A flowing microwave plasma based methodology for converting electric energy into internal and/or translational modes of stable molecules with the purpose of efficiently driving non-equilibrium chemistry is discussed. The advantage of a flowing plasma reactor is that continuous chemical processes can be driven with the flexibility of startup times in the seconds timescale. The plasma approach is generically suitable for conversion/activation of stable molecules such as CO2, N2 and CH4. Here the reduction of CO2 to CO is used as a model system: the complementary diagnostics illustrate how a baseline thermodynamic equilibrium conversion can be exceeded by the intrinsic non-equilibrium from high vibrational excitation. Laser (Rayleigh) scattering is used to measure the reactor temperature and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) to characterize in situ internal (vibrational) excitation as well as the effluent composition to monitor conversion and selectivity.

This article describes a flowing microwave reactor that is used to drive efficient non-equilibrium chemistry for the application of conversion/activation of stable molecules such as CO2, N2 and CH4. The goal of the procedure described here is to measure the in situ gas temperature and gas conversion.

Verimli Yüksek Sıcaklık Kimyası İçin Denge Dışı Mikrodalga Plazma

A flowing microwave plasma based methodology for converting electric energy into internal and/or translational modes of stable molecules with the purpose ...

Kimya

Total Internal Reflection Absorption Spectroscopy (TIRAS) for the Detection of Solvated Electrons at a Plasma-liquid Interface

The total internal reflection absorption spectroscopy (TIRAS) method presented in this article uses an inexpensive diode laser to detect solvated electrons produced by a low-temperature plasma in contact with an aqueous solution. Solvated electrons are powerful reducing agents, and it has been postulated that they play an important role in the interfacial chemistry between a gaseous plasma or discharge and a conductive liquid. However, due to the high local concentrations of reactive species at the interface, they have a short average lifetime (~1 &#181;s), which makes them extremely difficult to detect. The TIRAS technique uses a unique total internal reflection geometry combined with amplitude-modulated lock-in amplification to distinguish solvated electrons&#39; absorbance signal from other spurious noise sources. This enables the in situ detection of short-lived intermediates in the interfacial region, as opposed to the bulk measurement of stable products in the solution. This approach is especially attractive for the field of plasma electrochemistry, where much of the important chemistry is driven by short-lived free radicals. This experimental method has been used to analyze the reduction of nitrite (NO2-(aq)), nitrate (NO3-(aq)), hydrogen peroxide (H2O2(aq)), and dissolved carbon dioxide (CO2(aq)) by plasma-solvated electrons and deduce effective rate constants. Limitations of the method may arise in the presence of unintended parallel reactions, such as air contamination in the plasma, and absorbance measurements may also be hindered by the precipitation of reduced electrochemical products. Overall, the TIRAS method can be a powerful tool for studying the plasma-liquid interface, but its effectiveness depends on the particular system and reaction chemistry under study.

Total Internal Reflection Absorption Spectroscopy TIRAS for the Detection of Solvated Electrons at a Plasma-liquid Interface

This article presents a total internal reflection absorption spectroscopy (TIRAS) method for measuring short-lived free radicals at a plasma-liquid interface. In particular, TIRAS is used to identify solvated electrons based on their optical absorbance of red light near 700 nm.

Toplam iç yansıma soğurma spektroskopisi (TIRAS) Solvated elektron vasıl bir plazma-sıvı arayüzey tespiti için

The total internal reflection absorption spectroscopy (TIRAS) method presented in this article uses an inexpensive diode laser to detect solvated ...

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

In recent years, non-thermal atmospheric pressure plasmas have been used extensively for surface treatments, in particular, due to their potential in biological applications. However, the scientific results often suffer from reproducibility problems due to unreliable plasma conditions as well as complex treatment procedures. To address this issue and provide a stable and reproducible plasma source, the COST-Jet reference source was developed.
In this work, we propose a detailed protocol to perform reliable and reproducible surface treatments using the COST reference microplasma jet (COST-Jet). Common issues and pitfalls are discussed, as well as the peculiarities of the COST-Jet compared to other devices and its advantageous remote character. A detailed description of both solid and liquid surface treatment is provided. The described methods are versatile and can be adapted for other types of atmospheric pressure plasma devices.

This protocol is presented to characterize the setup, handling, and application of the COST-Jet for the treatment of diverse surfaces such as solids and liquids.

COST-Jet kullanarak Yüzeyleri Soğuk Atmosferik Basınçlı Plazma ile Tedavi Etme

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

Building Langmuir Probes and Emissive Probes for Plasma Potential Measurements in Low Pressure, Low Temperature Plasmas

Langmuir probes have long been used in experimental plasma physics research as the primary diagnostic for particle fluxes (i.e., electron and ion fluxes) and their local spatial concentrations, for electron temperatures, and for electrostatic plasma potential measurements, since its invention by Langmuir in the early 1920s. Emissive probes are used for measuring plasma potentials. The protocols exhibited in this work serve to demonstrate how these probes may be built for use in a vacuum chamber in which a plasma discharge may be confined and sustained. This involves vacuum techniques for building what is essentially an electrical feedthrough, one that is rotatable and translatable. Certainly, complete Langmuir probe systems may be purchased, but they can also be built by the user at considerable cost savings, and at the same time be more directly adapted to their use in a particular experiment. We describe the use of Langmuir probes and emissive probes in mapping the electrostatic plasma potential from the body of the plasma up to the sheath region of a plasma boundary, which in these experiments&#160;is created by a negatively biased electrode immersed within the plasma, in order to compare the two diagnostic techniques and assess their relative advantages and weaknesses. Although Langmuir probes have the advantage of measuring the plasma density and electron temperature most accurately, emissive probes can measure electrostatic plasma potentials more accurately throughout the plasma, up to and including the sheath region.

The main goal of this work is to make it easier for research groups unfamiliar with Langmuir probes and emissive probes to use them as plasma diagnostics, especially near plasma boundaries. We do this by demonstrating how to build the probes from readily available materials and supplies.

Düşük Basınçlı, Düşük Sıcaklıklı Plazmalarda Plazma Potansiyeli Ölçümleri için Langmuir Probları ve Yayıcı Problar Oluşturma

Langmuir probes have long been used in experimental plasma physics research as the primary diagnostic for particle fluxes (i.e., electron and ion fluxes) ...