Name: معالجة الأسطح ببلازما الضغط الجوي الباردة باستخدام COST-Jet (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-11-02T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 36 s
Description: اكتشف بروتوكول معالجة الأسطح ببلازما الضغط الجوي الباردة باستخدام جهاز COST-Jet. يتيح هذا الأسلوب قياس الطاقة بدقة وعلاج الركائز الصلبة والسائلة بطريقة قابلة للتكرار.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

يشكر المؤلفون فولكر روهوير (معهد الفيزياء التجريبية والتطبيقية، جامعة كيل) على المساعدة في المعدات. وقد دعم العمل من قبل DFG داخل CRC 1316 البلازما الجوية العابرة، في مشروع بلازما الغلاف الجوي الباردة لدراسة آليات التفاعل الأساسية مع الركائز البيولوجية (المشروع - ID BE 4349/5-1) ، وفي مشروع أكسيد النيتريك المولد بالبلازما في التئام الجروح (المشروع - ID SCHU 2353/9-1).

1. تغذية إمدادات الغاز والغلاف الجوي التي تسيطر عليها
<ol><li>إعداد إمدادات الغاز التي تتكون من خطوط الغاز المعدنية بالكامل، وتجنب أي TPFE أو أنابيب البلاستيك مماثلة24. الحفاظ على خطوط إمدادات الغاز قصيرة قدر الإمكان لتجنب أي شوائب وتسهيل ضخ نظام إمدادات الغاز.</li>
	<li>اختر وحدات التحكم في التدفق الكتلي المستخدمة لتوفير غاز التغذية وفقا لمعدلات تدفق الغاز النموذجية ل COST-Jet. استخدام غاز العمل مع نقاء لا يقل عن 99.999٪. ملاحظة: غاز العمل الأساسي ل COST-Jet هو الهيليوم. يمكن تحقيق العملية بمعدلات تدفق بين 100 سم مكعب وحوالي 5000 سم مكعب ، مع 1000 sccm كونها القيمة الأكثر شيوعا.</li>
	<li>أدرك مزيج الغازات التفاعلية بواسطة نظام يتكون من وحدات تحكم متعددة لتدفق الكتلة. بالنسبة للخلطات الأصغر، استخدم وحدة خلط مضاد لتقليل الوقت اللازم لإتمام عملية الخلط25. ملاحظة: المزيج الشائع هو الأكسجين والنيتروجين بمعدل تدفق في ترتيب 5 سم مكعب (0.5٪ من الغاز العامل).</li>
	<li>إضافة صمام بين خطوط إمدادات الغاز والطائرات لمنع الهواء الرطب دخول إمدادات الغاز عندما لا يكون الجهاز قيد الاستخدام كما الماء هو الشوائب الأكثر شيوعا والأكثر إشكالية في بلازما الضغط الجوي، مما يؤثر تأثيرا حاسما على كيمياء البلازما.</li>
	<li>تنظيف خطوط إمدادات الغاز قبل المعالجة السطحية، للحد من الشوائب في الأنابيب. للقيام بذلك، إما ببساطة تعيين تدفق الغاز المعتدل من حوالي 1000 الهيليوم sccm وتدفق خطوط الإمداد أو، ويفضل، ضخ وإعادة ملء خطوط الإمداد مرارا وتكرارا (حوالي ثلاث مرات). ملاحظة: عند تنظيف خطوط إمداد الغاز ببساطة، قد تكون هناك حاجة إلى عدة ساعات لتنظيف النظام، اعتمادا على حالة التلوث.</li>
	<li>إضافة فخ الغربال الجزيئي أو فخ الباردة (على سبيل المثال، باستخدام النيتروجين السائل) إلى خطوط إمدادات الغاز لزيادة تقليل الرطوبة في غاز الأعلاف.</li>
	<li>إذا، بدلا من ذلك، مطلوب كمية من المياه التي تسيطر عليها كمكشف، إضافة فقاعة إلى النظام26،27.</li>
	<li>فكر في إعداد جو خاضع للرقابة لتجربة الخاص بك والتغيرات في تكوين الغلاف الجوي المحيط قد تؤثر على التفاعلات الكيميائية في النفايات السائلة البلازما. ملاحظة: من المرجح أن هذا التأثير غير واضح جدا ل COST-Jet28، نظرا لأن تكوين الحقل الكهربائي يحصر البلازما في داخل قناة التفريغ ولكنه قد يلعب دورا مهما لأجهزة CAP الأخرى حيث تكون البلازما النشطة خارج الجهاز جزئيا.</li>
</ol>2. تجميع وإعداد الجهاز
<ol><li>قم بتوصيل جهاز COST-Jet بإمدادات الغاز. توصيل الجهاز مباشرة إلى 1/4 بوصة الفولاذ المقاوم للصدأ Swagelok أنابيب. استخدام محولات لمعايير أنابيب مختلفة.</li>
	<li>قم بتوصيل التكلفة-Jet بموصل الطاقة باستخدام كابل BNC محمي مجهز بموصل SMC.</li>
	<li>قم بتوصيل المسابير الكهربائية المتكاملة بمنظار الذبذبة لمراقبة الجهد والتيار باستخدام مقاوم 50 أوم كنهاية.</li>
	<li>افتح مسكن COST-Jet وربط مسبار الجهد التجاري الذي تم تعويضه بشكل صحيح بخط النحاس الذي يعمل بالطاقة بالإضافة إلى جزء متوقف من الطائرة (على سبيل المثال، أنبوب غاز Swagelok) والمنظار.</li>
	<li>إجراء روتين معايرة المسبار: ضع جهد صغير على COST-Jet وضبط مكثف المتغير لدائرة LC باستخدام مفك للوصول إلى الاقتران الأمثل (زيادة الجهد المقاس إلى أقصى حد). إجراء معايرة الجهد عن طريق مقارنة الجهد الفعلي (المسبار التجاري) إلى الجهد المقاس (المسبار المنفذ) باستخدام الانحدار الخطي وحساب ثابت المعايرة. إزالة مسبار الجهد التجاري وإغلاق السكن COST-Jet.</li>
	<li>مرة أخرى، وتطبيق الجهد صغيرة على التكلفة-Jet وضبط مكثف متغير من دائرة LC باستخدام مفك للوصول إلى اقتران الأمثل.</li>
	<li>إشعال البلازما في جهاز COST-Jet: أولا، قم بإعداد معدل تدفق الغاز يبلغ حوالي 1 جزء في المليون من الهيليوم باستخدام وحدات تحكم التدفق الجماعي (MFCs). افتح الصمام بين نظام إمدادات الغاز و COST-Jet الأخير. ثم، وتطبيق الجهد المنخفض على الأقطاب الكهربائية وزيادة السعة حتى تشتعل البلازما.</li>
	<li>إذا، عند الاشتعال الأول، والأقطاب الكهربائية غير نظيفة وعرقلة الاشتعال، وتطبيق الجهد الأولي عالية والحد منه بسرعة بعد الاشتعال. بدلا من ذلك، استخدم بندقية شرارة لتسهيل الاشتعال الأول أسهل.</li>
	<li>تعيين معلمات التحكم في العملية (تدفق الغاز، الجهد التطبيقي) إلى القيم المطلوبة.</li>
	<li>امنح الإعداد بعض الوقت للإحماء للسماح بالاستقرار الحراري (حوالي 20 دقيقة) لضمان ظروف تشغيل مستقرة وقابلة للتكرار.</li>
	<li>لتغيير تركيب الغاز أثناء التجارب، اسمح بوقت توازن تقريبي مدته دقيقتان اعتمادا على إعداد إمدادات الغاز. ملاحظة: تكلفة Jet جاهزة الآن للتطبيق.</li>
</ol>3. قياس الطاقة
<ol><li>قم بتوصيل منظار الذبذبة الذي يراقب الجهد التيار المطبق على COST-Jet بجهاز كمبيوتر.</li>
	<li>تثبيت برنامج "COST مراقبة الطاقة" إلى الكمبيوتر29 الذي يسمح في الوقت الحقيقي رصد الطاقة11،19.</li>
	<li>ضبط الاتصال بين البرنامج والمنظار عن طريق تنفيذ الأوامر المطلوبة للسيطرة على الذبذبة محددة.</li>
	<li>بدء تشغيل برنامج مراقبة الطاقة COST والتبديل إلى لوحة الإعدادات. املأ القنوات الصحيحة المتصلة بمنظار الذبذبة وثابت المعايرة المحدد في الخطوة 2.4. ملاحظة: يمكن استخدام الزر بحث لحساب عامل المعايرة تلقائيا إذا تم إرفاق مسبار الجهد التجاري ب COST-Jet.</li>
	<li>تغيير إلى لوحة الاجتياح. خذ مرحلة مرجعية بينما البلازما لا تزال خارج عن طريق الضغط على زر البحث. إيقاف تدفق الغاز قبل هذا القياس وتطبيق الجهد الذي هو في مجموعة نموذجية من الفولتية المستخدمة في التشغيل الفعلي للتصريف كما البلازما لن تشتعل في الهواء بسبب الجهد الإشعال أعلى بكثير بالمقارنة مع خليط الغاز النبيلة تهيمن. استخدم هذا القياس لتصحيح تلقائيا لتحول المرحلة النسبية بين الجهد والتحقيقات الحالية، على افتراض مرحلة 90 درجة من مكثف الكمال هنا.</li>
	<li>اضغط على الزر بدء وإيقاف مؤقت لبدء القياسات الكهربائية أو إيقافها مؤقتا.</li>
	<li>تشغيل التكلفة-جيت حسب الرغبة. استخدام الطاقة الكهربائية الفعلية المحسوبة من الجهد والسعة الحالية وكذلك التحول المرحلة، والتي يتم عرضها باستمرار في البرنامج للرصد وكعامل التحكم.</li>
</ol>4. (الصلبة) معالجة السطح
<ol><li>قم بإعداد جو خاضع للرقابة من أجل تجربتك. ملاحظة: في حالة التكلفة-Jet، يكون الغلاف الجوي الخاضع للرقابة أقل أهمية من المصادر التي لها كيمياء البلازما النشطة خارج قناة التفريغ المحصورة.</li>
	<li>تنظيف خطوط إمدادات الغاز كما هو موضح في الخطوة 1.5.</li>
	<li>تعيين معلمات التشغيل المطلوبة وانتظر لمدة 20 دقيقة تقريبا حتى تصل التكلفة النفاثة إلى درجة حرارة مستقرة.</li>
	<li>اختر المسافة بين COST-Jet والسطح المعالج حيث تحدد المسافة مقدار الأنواع التفاعلية التي تؤثر على السطح المعالج30. استخدام xyz المرحلة لتركيب الركيزة لسهولة التلاعب. ملاحظة: بالنسبة إلى COST-Jet، تضيف فجوة الأمان ملليمترا إضافيا واحدا إلى المسافة بين تصريف البلازما والسطح المعالج.</li>
	<li>بدء وقت العلاج: إما ببساطة التبديل على البلازما أو استخدام مصراع الميكانيكية. كن على علم باحتمال تجاوز الجهد أثناء حدث التبديل مما يؤدي إلى التصريف الضيق. للحصول على تحكم أفضل في نطاق مللي ثانية، استخدم الغالق القابل للتدوير.</li>
	<li>علاج العينة للكمية المطلوبة من الوقت وإنهاء وقت العلاج عن طريق إيقاف البلازما أو عن طريق استخدام مصراع الكاميرا.</li>
	<li>إذا لزم الأمر، تحقق من نمط تدفق الغاز أمام الهدف باستخدام التصوير Schlieren عند التعامل مع الركيزة وآثار الشحن السطحي، أيون سحب القوى، أو خلط الهواء المحيط بسبب الطفو يمكن أن تؤثر على كمية الأنواع التفاعلية التي تصل إلى السطح.</li>
</ol>5. العلاج السائل
<ol><li>إعداد الغلاف الجوي للرقابة للتجربة.</li>
	<li>تنظيف خطوط إمدادات الغاز كما هو موضح في الخطوة 1.5.</li>
	<li>تعيين معلمات التشغيل المطلوبة وانتظر ما يقرب من 20 دقيقة لتكلفة طائرة للوصول إلى درجة حرارة مستقرة.</li>
	<li>اختر المسافة بين COST-Jet والسائل المعالج.</li>
	<li>صب السائل ليتم علاجها في وعاء مناسب. استخدام المواد الخاملة لتجنب ردود الفعل من الأنواع التفاعلية التي يحتمل أن تولد في السائل مع الحاوية. اختر حجم الحاوية وفقا لحجم السائل المعالج.</li>
	<li>النظر في تأثير تدفق الغاز على سطح السائل: اعتمادا على معدل تدفق الغاز، أن تكون على بينة من الغضروف المفصلي مقعر التي قد تشكل، وبالتالي تغيير المسافة بين البلازما والسطح السائل.</li>
	<li>ابدأ العلاج. تجنب طفرات الضغط على سطح السائل الناجمة عن تغيير مفاجئ في تدفق الغاز لأن هذا يمكن أن يسبب البقع السائلة في هندسة التفريغ ، وربما تسبب ماس كهربائي وبالتأكيد تلويث البلازما. بدلا من ذلك، استخدم الغالق الميكانيكي أو قم بزيادة تدفق الغاز ببطء.</li>
	<li>تأخذ في الاعتبار خلط / اثارة السائل بسبب الاحتكاك بين تدفق الغاز محايدة والسطح السائل لأن هذا يؤثر على عمليات النقل وملامح التركيز في السائل. بالإضافة إلى ذلك ، اعتمادا على وقت العلاج ، صحيح لتبخر السائل أثناء العلاج (على سبيل المثال ، عند حساب ثوابت التفاعل). اعتمادا على مصدر البلازما، يكون على بينة من هذا التبخر ربما تسبب اقتران مرة أخرى إلى التفريغ، وبالتالي تغيير كيمياء البلازما.</li>
	<li>يرجى أيضا النظر في أن التفاعل مع الكواشف المحتملة في السوائل يتأثر أيضا بالنشاط السطحي لهذا العامل. وهكذا، في بعض الحالات، قد تلعب المواد الخافقة للتسرب دورا هاما في التفاعل بين الأنواع والسوائل قصيرة الأجل.</li>
</ol>

وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.

هنا، ونحن نظهر استخدام طائرة بلازما الضغط الجوي للعلاجات السطحية من مواد مختلفة. يمكن أن يكون الإعداد التجريبي لطائرة بلازما الضغط الجوي تأثيرا هائلا على معلمات البلازما والكيمياء والأداء وبالتالي يؤثر على نتيجة علاجات البلازما وهو خطوة حاسمة في البروتوكول.
على سبيل المثال، خطوط إمدادات الغاز تلعب دورا هاما فيما يتعلق الشوائب الأكثر شيوعا في غاز الأعلاف من البلازما التي هي الرطوبة. على وجه الخصوص ، يتم تقليل إنتاج أنواع النيتروجين التفاعلية في البلازما في حين يفضل إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية ، بسبب انخفاض الطاقة المؤينة للأوكسجين مقارنة بجزيئات الماء والنيتروجين35. اكتشف شتاء24 أن رطوبة غاز التغذية الناشئة عن جزيئات الماء على سطح الأنبوب الداخلي هي ترتيب أعلى حجما باستخدام أنابيب البوليمر مقارنة بالأنابيب المعدنية بسبب ارتفاع المسامية وسعة التخزين. ويمكن تخفيضه عن طريق مسح خطوط مع غاز التغذية. ومع ذلك، تجفيف الخط عن طريق التنظيف يستغرق بضع ساعات. لذلك، ينبغي تجنب الأنابيب البوليمرية أو على الأقل الاحتفاظ قصيرة قدر الإمكان. وتؤكد هذه النتائج من خلال دراسات من Große-Kreul25. قارنوا تأثير أنابيب البولي أميد والفولاذ المقاوم للصدأ على كيمياء البلازما باستخدام قياس الطيف الكتلي. تؤكد قياساتهم تكوين أيونات مجموعات المياه في البلازما بسبب تسرب المياه من الأنابيب البوليمرية وأوقات التجفيف الأسرع مع الأنابيب المعدنية. بالإضافة إلى ذلك ، حققوا في تأثير طرق تنقية الغاز مثل فخ الغربال الجزيئي وفخ النيتروجين البارد السائل على كيمياء البلازما مما ساعد على تقليل كمية الشوائب بنحو أمرين من الحجم.
بدلا من محاولة تنقية غاز الأعلاف ، هناك أيضا نهج إضافة كمية خاضعة للرقابة من الرطوبة. وبما أن هذه الشوائب المتعمدة تهيمن بعد ذلك على الشوائب الطبيعية وبالتالي تتحكم في كيمياء البلازما ، يتم ضمان الظروف القابلة للاستنساخ طالما أن كمية الرطوبة المضافة معروفة بدقة.
لإشعال التفريغ ، يمكن عادة زيادة الجهد التطبيقي على الأقطاب الكهربائية ببساطة حتى نقطة الانهيار. ومع ذلك ، اعتمادا على الظروف السطحية للأقطاب الكهربائية ، في بعض الأحيان يكون الجهد العالي ضروريا. لتسهيل الاشتعال، يمكن استخدام بندقية شرارة الجهد العالي. وهذا يمكن أيضا أن تكون مفيدة عند محاولة إشعال تفريغ الأرجون في كوست جيت.
قبل تطبيق COST-Jet على أي أسطح، يجب تخصيص وقت كاف للجهاز لتوازن. عند تعيين إلى معلمات التحكم المطلوبة، يحتاج COST-Jet حوالي 20 دقيقة للوصول إلى ظروف مستقرة11. خلال هذا الوقت ، تصل درجة حرارة الجهاز ودرجة حرارة الغاز وكذلك كيمياء البلازما إلى حالة ثابتة.
للمقارنة بين النتائج العلمية، معلمات التحكم البلازما قابلة للمقارنة ضرورية. لقياس قوة الإدخال الكهربائي، يمكن استخدام شاشة طاقة COST29. البرنامج مفتوح المصدر ومتوافق مع مجموعة من أنواع مختلفة من المناظير. يعمل البرنامج وفقا للمبدأ الذي وصفته غولدا19.
بالإضافة إلى تأثير رطوبة غاز الأعلاف على كيمياء البلازما ، فإن نقل الأنواع التفاعلية من البلازما إلى الركيزة يلعب دورا مهما في تكوين النفايات السائلة وهو خطوة حاسمة أخرى في البروتوكول. يمكن أن يؤثر الغلاف الجوي المحيط على الأنواع التي تم إنشاؤها في البلازما في طريقها إلى الركيزة. ولتقليل هذا التأثير إلى أدنى حد، يستخدم مفهومان مختلفان: '1' أولا، يمكن إنشاء جو خاضع للرقابة يتكون من غاز الأعلاف. وبالتالي ، يمكن الحفاظ على تكوين الغلاف الجوي المحيط ثابتا. اعتمادا على مستوى النقاء المطلوب للعلاج ، يمكن تحقيق الغلاف الجوي الخاضع للرقابة من خلال مساكن واقية مجهزة بصمام أحادي الاتجاه لمنع الضغط الزائد. لمستويات أعلى من النقاء، يمكن استخدام غرفة فراغ مع مضخة. ثانيا، يمكن إنشاء الغلاف الجوي الخاضعة للرقابة باستخدام ستارة الغاز التدريع حول السائل السائل البلازما36،37. عادة، فإنه يتكون من غاز خامل، ولكن يمكن أيضا أن تكون متنوعة وفقا لاحتياجات التطبيق.
لحسن الحظ ، بالنسبة ل COST-Jet ، فإن تأثير الغلاف الجوي المحيط منخفض نسبيا. باستخدام وضع العلامات النظيرية، وقد أظهرت غوربانيف أنه بالنسبة لطائرة البلازما تكوين حقل مواز، تم تشكيل الأكسجين التفاعلي وأنواع النيتروجين التي تصل إلى سطح سائل في مرحلة غاز البلازما وكذلك في المنطقة بين فوهة البلازما والعينة38،39. في المقابل، باستخدام نفس التقنية لتكلفة-Jet، وجدوا أن RONS نشأت بشكل حصري تقريبا من مرحلة البلازما بدلا من البيئة المحيطة28. وربما يرجع ذلك إلى أن المجال الكهربائي يقتصر على قناة البلازما لتفريغ التكلفة النفاثة. وهذا يجعل تصريف البلازما مستقلة إلى حد كبير عن بيئتها ويعطيها طابعا عن بعد معينة.
بالنسبة لطائرة بلازما المجال الكهربائي الطولية، أظهرت Darny et al.40 أن قطبية الحقل الكهربائي تعدل نمط تدفق الغاز وبالتالي أيضا على الأنواع التفاعلية التي تصل إلى هدف بسبب الرياح الأيونية. وقد تأكد اعتماد كثافة الأنواع التفاعلية على البيئة من خلالالقياساتالتي أجراها ستانكامبيانو وآخرون. وأبلغوا عن الفرق في عدد الأنواع التفاعلية التي تنشأ في المياه المعالجة حسب الخصائص الكهربائية. وللتعويض عن هذه الاختلافات، كان عليهم إنشاء دائرة كهربائية تعويضية. يختلف هذا السلوك عن COST-Jet: يقارن الشكل 5 صور Schlieren ل COST-Jet بدون جهد كهربائي مطبق وأثناء التشغيل لمعدلات تدفق غاز مختلفة. تم التقاط الصور باستخدام محاذاة مضمنة مرآة واحدة كما وصفها كيلي41. وهي تبين كيف أن النفايات السائلة COST-Jet المنحازة أفقيا تضرب ركيزة زجاجية مسطحة. تظهر كلتا الصورتين نفس نمط تدفق الغاز بالضبط. وهذا ناتج عن عدم وجود رياح أيونية بسبب عدم وجود أنواع مشحونة في النفايات السائلة البلازما.
بالإضافة إلى ذلك، يعرض COST-Jet نمط تدفق صفح جدا. وأظهرت كيلي41 صور شليرين مماثلة لتلك التي قدمت في الشكل 5, لمعدلات تدفق الغاز المختلفة. حتى في معدلات تدفق الغاز عالية نسبيا من 2 slpm، والنفايات السائلة البلازما لا يظهر أي علامات على الاضطراب. في معدلات تدفق الغاز منخفضة جدا من 0.25 slpm وما دونها، والطفو من النفايات السائلة الهيليوم يبدأ في لعب دور. ومع ذلك، ما يصل إلى 4 - 5 مم المسافة من فوهة، والغلاف الجوي المحيط لا يؤثر على تكوين الغاز الوصول إلى السطح كما يتضح من Ellerweg باستخدام الطيفالكتلي 17.
إضافة كافة الخصائص المذكورة أعلاه إلى الطابع البعيد من COST-Jet. وهذا يجعلها مرشح مثالي للرقابة، ومعالجة مماثلة من الأسطح.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61801/61801fig05.jpg"> الشكل 5: صور Schlieren من التكلفة-Jet مع وبدون الجهد التطبيقي لاثنين من معدلات تدفق الغاز المختلفة. أثناء عملية البلازما، نمط تدفق الغاز يشبه بالضبط نمط مع تدفق الغاز فقط. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61801/61801fig05large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
اعتمادا على التأثير المطلوب على العينة المعالجة ، يمكن تعديل معلمات التحكم في خليط تدفق الغاز ، والطاقة الكهربائية التطبيقية ، والمسافة بين مصدر البلازما والسطح وفقا لذلك. وبالنسبة ل COST-Jet، توجد قاعدة بيانات أدبية واسعة النطاق للدراسات التي تحقق في الأنواع التفاعلية في النفايات السائلة. على سبيل المثال، قامت ويلمز30 بقياس كثافة الأكسجين الذري باستخدام قياس الطيف الكتلي في حين قامت شنايدر42 بقياس كثافات النيتروجين الذري في النفايات السائلة.
يمكن أن يسبب علاج السوائل بلازما الضغط الجوي مجموعة متنوعة من آليات التفاعل المحتملة التي تحركها الأنواع التفاعلية أو الأيونات أو الفوتونات أو الحقول الكهربائية. نظرا للخصائص الموصوفة سابقا ل COST-Jet ، فإن تأثير المجال الكهربائي والأيونات والفوتونات لا يكاد يذكر مقارنة بمصادر البلازما حيث تكون البلازما على اتصال مباشر مع السوائل. لذلك ، لدراسة تأثير الأنواع التفاعلية قصيرة الأجل مثل الأكسجين الذري على محلول الفينول ، تم استخدام COST-jet من قبل Hefny43 و Benedikt44. وعلاوة على ذلك، يوفر COST-Jet إمكانية مريحة لمقارنة التجارب والمحاكاة العددية للمعالجة السائلة28. كما يهيمن على التفاعل بين البلازما والسائل من تدفق الغاز من الأنواع التفاعلية من البلازما إلى السطح السائل، يمكن تقليل تعقيد النموذج.
تدفق الغاز الناجم عن اثارة السائل يزيد من معدل التفاعل بين البلازما ولدت الأنواع التفاعلية والسائل. على النقيض من العلاجات السطحية للمواد الصلبة ، يغير الحمل الحراري للسائل باستمرار التركيز المحلي للمتفاعلات. بالإضافة إلى ذلك، تتأثر معدلات التفاعل بين الأنواع المولدة بالبلازما مع المواد المتفاعلة في السائل أيضا بالنشاط السطحي لهذه المواد المتفاعلة. مع زيادة النشاط السطحي ، يزداد تركيز المتفاعل على السطح السائل. قد تلعب هذه المواد الخافرة للطبيعة دورا هاما في التفاعل بين الأنواع قصيرة الأجل التي تولدها البلازما.
بجانب تحريك تدفق الغاز الذي يؤثر على السطح السائل يؤدي أيضا إلى التبخر الذي يجب النظر فيه. باستخدام COST-Jet مع أوقات علاج قصيرة قد يلعب التبخر دورا ثانويا ، على الرغم من أنه لا يزال يتعين النظر في حساب معدلات التفاعل الصحيحة. لا يتأثر تفريغ التكلفة-Jet بالتبخر وبالتالي لا تتأثر كيمياء البلازما أيضا. بالنسبة لمصادر البلازما المختلفة ، حيث تكون البلازما على سبيل المثال على اتصال مباشر مع السائل ، تتغير كيمياء البلازما بشكل كبير مع التبخر كما هو مبين من قبل تيان وكوشنر45 لتفريغ حاجز عازل. أيضا ، بالنسبة لkINPen ، تم تحديد تأثير التبخر46.
وإلى جانب هذه الاختلافات المذكورة في كيمياء البلازما التي تحتاج إلى النظر لمصادر البلازما المختلفة، وأيضا طوبولوجيا الغضروف المفصلي الناجم عن تيار الغاز على التغيرات السطحية السائلة. عمق هذا الغضروف المفصلي عادة ما يعتمد على سرعة الغاز. لمصادر البلازما حيث تكوين القطب يحفز حقل كهربائي كبير الوصول إلى السائل أو حتى مع البلازما في اتصال مع السائل، يمكن رفع هذا الغضروف المفصلي47،48. كما هو مبين, العديد من الآثار تحتاج إلى النظر وفقا لمصدر البلازما المستخدمة.
في المستقبل، يمكن استخدام هذا البروتوكول لإجراء ووصف العلاجات السطحية والسائلة باستخدام COST-Jet. وهو مستقر، مصدر البلازما استنساخها تظهر طابع فريد من نوعه عن بعد بين عدد كبير من تصاميم مختلفة طائرة البلازما. ولا تقتصر نفس الأساليب على مصدر التكلفة النفاثة فقط، ويمكن تعديلها وتكييفها لاستخدامها مع أي مصدر بلازما الضغط الجوي البارد.

وقد اجتذبت بلازما الضغط الجوي البارد (CAPs) اهتماما متزايدا في السنوات الأخيرة بسبب إمكاناتها لتطبيقات المعالجة السطحية. وتتميز CAPs بخصائصها غير المتوازنة ، مما يتيح كيمياء البلازما المعقدة ذات الكثافة العالية من الأنواع التفاعلية مع الحفاظ على تأثير حراري منخفض على العينات المعالجة. لذلك ، تعتبر CAPs على وجه الخصوص لعلاج الأنسجة البيولوجية1و2و3و4. وتستخدم بنجاح العديد من المفاهيم والتصاميم من CAPs لتطهير الجروح والشفاء، وتخثر الدم، وعلاج السرطان، من بين تطبيقات الطب الحيوي الأخرى. نسبة كبيرة من الأنسجة البيولوجية تحتوي على السوائل. لذلك ، تركز الأبحاث أيضا بشكل متزايد على التحقيق في آثار CAPs على الأسطح السائلة مثل الخلايا المتوسطة أو الماء5و6و7.
ومع ذلك ، فإن النتائج العلمية غالبا ما تعاني من مشاكل الموثوقية والاستنساخ8و9و10. فمن ناحية، تخضع الركائز البيولوجية المعالجة لتغيرات طبيعية. ومن ناحية أخرى، نادرا ما تعزى الآليات البيولوجية مباشرة إلى عمليات البلازما (مثل المجالات الكهربائية، والأشعة فوق البنفسجية، والأنواع الطويلة والقصيرة الأجل، وما إلى ذلك). وعلاوة على ذلك، هذه العمليات البلازما بدورها تعتمد بقوة على مصدر البلازما الفردية والنوع الدقيق لتطبيقه.
بالإضافة إلى ذلك، نادرا ما تتوفر بروتوكولات مفصلة لإجراءات العلاج. وهذا يجعل من الصعب عزل تأثير معلمة البلازما معينة على نتيجة العلاج، مما يجعل النتائج التي تم الحصول عليها غير قابلة للنقل.
لذلك في الآونة الأخيرة ، بذلت محاولات مختلفة لتوحيد علاج الأسطح والأنسجة والسوائل باستخدام بلازما الضغط الجوي البارد. هنا نقدم بعض الأمثلة المختارة فقط.
<ol><li>لتبسيط المقارنة المباشرة لمصادر البلازما المختلفة، تم تطوير مصدر مرجعي. مستوحاة من المجتمع البلازما الضغط المنخفض، تم تطوير تصميم التفريغ القابلة للاستنساخ ومستقرة (COST-Jet) في إطار العمل التكلفة MP 1101 التي يمكن أن تكون بمثابة مصدر مرجعي للبحوث الطبية الحيوية في المستقبل11.</li>
	<li>ولتمكين المقارنة، وضعت بروتوكولات مرجعية للتطبيقات الفردية. لتوحيد المقارنة بين خصائص مضادات الميكروبات من بلازما الضغط الجوي البارد، على سبيل المثال، حدد مان وآخرون بروتوكولا مرجعيا لعلاج الكائنات الحية الدقيقة عن طريق تطبيع وقت العلاج لكل وحدة منطقة12.</li>
	<li>لنهج أكثر مرونة، وضعت Kogelheide وآخرون طريقة للتحقيق في التعديلات الكيميائية الناجمة عن البلازما على الجزيئات الكبيرة13. باستخدام مركبات التتبع مثل السيستين أو الجلوتاثيون المحتوي على السيستين (GSH) بالاشتراك مع FTIR وقياس الطيف الكتلي ، حاولوا استقراء التعديلات الكيميائية على الركائز البيولوجية. باستخدام هذه الطريقة، وقد تم بالفعل مقارنة العديد من مصادر البلازما مثل كوست جيت، kinPen، وDBD سينوجي14،15،16.</li>
	<li>لمقارنة مصادر البلازما الفردية مباشرة، يجب إنشاء معلمات تحكم قابلة للمقارنة. من الصعب قياس معلمات البلازما الأساسية مثل درجة حرارة الإلكترون وكثافة الإلكترون وكثافات التدفق للأنواع التفاعلية في بلازما الضغط الجوي لأن هذه البلازما غالبا ما تكون عابرة وأبعادها صغيرة. بدلا من ذلك، غالبا ما تستخدم معلمات التحكم الخارجي مثل طاقة المولد، والجهد التطبيقي أو الاشتعال، ونقاط القوس كمرجع، خاصة عند مقارنة النتائج بالمحاكاة17و18. في الآونة الأخيرة ، تم استخدام استهلاك الطاقة الكهربائية المقاس كمعلمة تحكم أكثر موثوقية19و20و21.</li>
</ol>على الرغم من هذه الجهود، قد تكون مقارنة نتائج الدراسات المختلفة لا تزال مستحيلة، وذلك ببساطة بسبب التحدي المتمثل في تطبيق مصدر البلازما بشكل صحيح على السطح. هناك عدد كبير من المزالق السائدة التي يجب معالجتها عند العمل مع تطبيقات بلازما الضغط الجوي مثل تأثير المجالات الكهربائية الخارجية (دوائر التعويض) ، وحلقات التغذية المرتدة بين البلازما والبيئة المحيطة بها (الغلاف الجوي المحمية) ، ونقل الأنواع (الرياح الأيونية) ومعلمات التحكم (الجهد ، التيار ، الطاقة).
والهدف الرئيسي من هذا العمل هو توفير بروتوكول شامل ومفصل بشأن تطبيق التكلفة النفاثة للعلاجات السطحية. وتكلفة جيت هو مصدر البلازما الموثوق بها التي تم تطويرها لأغراض مرجعية علمية بدلا من للاستخدام الصناعي أو الطبي. وهو يوفر شروط التفريغ القابلة للاستنساخ وقاعدة بيانات واسعة من الدراسات المتاحة22،23. ويستند COST-Jet على متجانسة, اقتران بالسعة RF-البلازما. ولأن الحقل الكهربائي محصور عموديا على تدفق الغاز، فإن الأنواع المشحونة يتم الاحتفاظ بها في الغالب في منطقة التصريف ولا تتفاعل مع الهدف أو الغلاف الجوي المحيط به. بالإضافة إلى ذلك، يضمن تدفق غاز النعناع ظروف البلازما الكيميائية القابلة للتكرار في النفايات السائلة بالبلازما.
في هذه الورقة، سنعالج التحديات الأكثر شيوعا ونقدم الحلول الممكنة التي استخدمت في الأدبيات. وتشمل هذه إمدادات الغاز المناسبة، والتحكم في التفريغ، وتأثير الغلاف الجوي المحيط، وإعداد السطح. وينبغي أن يكفل الامتثال للبروتوكول المعروض هنا إمكانية استنساخ القياسات وقابليتها للمقارنة.
وقد يكون البروتوكول أيضا مثالا لمصادر الضغط الجوي الأخرى. يجب أن يتم تكريره لمصادر البلازما النفاثة الأخرى وفقا لتدفق الغاز الفردي وتكوين الحقل الكهربائي. وسنحاول، حيثما ينطبق ذلك، الإشارة إلى التعديلات المحتملة على البروتوكول. وينبغي النظر في الخطوات الموصوفة والإبلاغ عنها عند نشر الدراسات التي تطبق بلازما الضغط الجوي على العينات المعالجة.

<table><tbody><tr><td>برنامج مراقبة الطاقة COST</td><td>تم بناؤه</td><td></td> منزليا <td>وفقا ل www.cost-jet.eu و J Golda et al 2016 J. Phys. D: Appl. Phys. 49 084003</td></tr><tr><td>COST-Jet (بما في ذلك دائرة المطابقة)</td> <td>تم بناؤه</td><td></td> في المنزل <td>وفقا ل www.cost-jet.eu و J Golda et al 2016 J. Phys. D: Appl. Phys. 49 084003</td></tr><tr><td>مسبار حالي</td><td>مدمج</td><td></td><td>في المنزل مدمج في</td></tr><tr><td>نظام</td> <td>إمداد الغاز COST-JetSwagelok</td><td></td><td>الفولاذ المقاوم للصدأ</td></tr><tr><td>الهيليوم</td><td>Air Liquide</td><td></td><td>99.999٪</td></tr><tr><td>نقاء تحكم في التدفق الشامل (MFC)</td><td>سلسلة Analyt-MTC</td><td>358</td><td>5000 sccm</td></tr><tr><td>MFC</td><td>Analyt-MTC</td><td></td><td>50 sccm</td></tr><tr><td>راسم الذبذبات</td><td>Agilent Technologies</td><td>DSO7104B</td><td>عرض النطاق الترددي 1 جيجاهرتز ، القرار 4 Gsa / s</td></tr><tr><td>الأكسجين</td><td>Air Liquide</td><td></td><td>99.9999٪</td></tr><tr><td>مصدر طاقة</td> نقاء <td>مصنوع</td><td></td><td>منزليا وفقا ل www.cost-jet.eu و J Golda et al 2016 J. Phys. D: Appl. Phys. 49 مسبار</td></tr><tr><td>جهد</td> 084003 <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>

معالجة الأسطح ببلازما الضغط الجوي الباردة باستخدام cost-jet

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

في السنوات الأخيرة، استخدمت بلازما الضغط الجوي غير الحرارية على نطاق واسع للعلاج السطحي، على وجه الخصوص، بسبب إمكاناتها في التطبيقات البيولوجية. ومع ذلك ، فإن النتائج العلمية غالبا ما تعاني من مشاكل في الإنجاب بسبب ظروف البلازما غير الموثوقة وكذلك إجراءات العلاج المعقدة. لمعالجة هذه المشكلة وتوفير مصدر البلازما مستقرة وقابلة للاستنساخ، تم تطوير مصدر المرجع COST-Jet.
في هذا العمل، نقترح بروتوكول مفصل لإجراء علاجات سطحية موثوقة وقابلة للاستنساخ باستخدام طائرة MICROPLASMA المرجعية COST (COST-Jet). تتم مناقشة القضايا والمزالق المشتركة ، فضلا عن خصائص COST-Jet مقارنة بالأجهزة الأخرى وطابعها البعيد المفيد. يتم توفير وصف مفصل لكل من المعالجة السطحية الصلبة والسائلة. الأساليب الموصوفة متعددة الاستخدامات ويمكن تكييفها لأنواع أخرى من أجهزة بلازما الضغط الجوي.

باستخدام الأساليب والمعدات المذكورة أعلاه، طبقنا نموذج التكلفة-Jet على أسطح وسوائل مختلفة. ويبين الشكل 1 الإعداد التجريبي المستخدم في المعالجة بما في ذلك إمدادات الطاقة، ونظام إمدادات الغاز، والجهد، والتحقيقات الحالية، فضلا عن الغلاف الجوي الخاضع للرقابة ومصراع ميكانيكي.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61801/61801fig01.jpg"> الشكل 1: الإعداد التجريبي المستخدم لعلاج البلازما للأسطح والسوائل باستخدام التكلفة-Jet. ويستخدم فخ الباردة لتنقية غاز الأعلاف. يتم تحقيق الغلاف الجوي الخاضع للرقابة من خلال غرفة فراغ ضخ في الضغط الجوي. مصراع الميكانيكية يسهل إدارة الوقت من الصلبة والسائلة معالجة السطح. تسمح المرحلة المرنة بالتحكم في المسافة بين طائرة البلازما والسطح. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61801/61801fig01large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
باستخدام الجهد والتحقيق الحالي المنفذة في التكلفة النفاثة، يمكن حساب الطاقة الكهربائية تبدد. ويبين الشكل 2 الطاقة الكهربائية المقاسة في بلازما الهيليوم المتولدة في خمسة أجهزة مختلفة من طراز COST-Jet باستخدام تدفق غاز يبلغ 1 slpm. تظهر كافة الأجهزة سلوكا مماثلا. ينشأ الانحراف بين الأجهزة المختلفة من عدم اليقين في قياس الطاقة وكذلك الاختلافات المجهرية في الاجهزة مثل مسافة القطب الكهربائي. وقد تم إجراء قياسات أكثر تفصيلا للأنواع التفاعلية (مثل الأكسجين الذري والأوزون) ودرجة الحرارة والطاقة وكذلك قياسات نشاط مبيد الجراثيم من قبل ريدل22.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61801/61801fig02.jpg"> الشكل 2: تبدد السلطة كدالة الجهد التطبيقي في بلازما الهيليوم. تمثل البيانات خمسة أجهزة COST-Jet متطابقة34. الانحرافات الصغيرة في الفولتية العالية ترجع إلى عدم اليقين من القياس وكذلك الانحرافات الصغيرة في هندسة قناة تصريف الغاز22. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61801/61801fig02large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
الشكل 3 يظهر لمحة النقش من فيلم A:C-H لعلاج 3 دقائق مع COST-Jet باستخدام تدفق الغاز من الهيليوم 1.4 slpm مع مزيج من 0.5٪ الأكسجين قياس باستخدام مقياس عاكس الطيفية التصوير31. يظهر نمط النقش هيكلا دائريا يمثل التماثل الأسطواني للنفايات السائلة في البلازما. واستنادا إلى ملامح النقش بالاقتران مع المحاكاة العددية، يمكن تقدير احتمال فقدان السطح للأوكسجين الذري.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61801/61801fig03.jpg"> الشكل 3: لمحة عن لمحة عن البلازما المعالجة a:C-H الفيلم. تم حفر الانخفاض في الفيلم باستخدام خليط غاز من الهيليوم 1.4 slm مع مزيج من الأكسجين 0.6٪ بجهد 230 Vrms ووقت علاج 3دقائق.<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61801/61801fig03large.jpg" target="_blank"></a>
ويبين الشكل 4 الدوامات الموجودة في السائل الناجمة عن تدفق الغاز الذي يؤثر على السطح السائل. ورقة ليزر تضيء جزيئات التتبع في السائل يجعل من الممكن لمراقبة مسار وسرعة هذه الجسيمات عن طريق قياس الجسيمات صورة وبالتالي دراسة تدفق السوائل32. من المهم النظر في كثافات مماثلة من جزيئات البذر والسوائل بحيث تمثل مسارات الجسيمات حركة السوائل. مع هذا التصور من قياسات تدفق السوائل والمحاكاة العددية يمكن مقارنة33. ويعزى ذلك إلى الاحتكاك السطحي بين تدفق الغاز السائل والسطح السائل. ويبين الشكل 4 أيضا الاكتئاب الذي يحدث للسطح السائل تحت قناة الغاز لطائرة البلازما، ما يسمى الغضروف المفصلي. يتم تصوره بواسطة خط أزرق.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61801/61801fig04.jpg"> الشكل 4: صورة لجسيمات نشا الذرة المضيئة في 3 مل من الماء الذي يحركه تدفق الغاز. ويعزى ذلك إلى الاحتكاك السطحي بين تدفق الغاز السائل والسطح السائل. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61801/61801fig04large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

يتم تقديم هذا البروتوكول لتوصيف الإعداد والمناولة وتطبيق التكلفة-Jet لمعالجة الأسطح المتنوعة مثل المواد الصلبة والسوائل.

معالجة الأسطح ببلازما الضغط الجوي الباردة باستخدام COST-Jet

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

باتباع خطوات هذا البروتوكول ، يجب أن يكون أي عالم قادرا على إعداد COST-jet ، وقياس الطاقة المطبقة ، وتطبيق بلازما الضغط الجوي المتولدة في الجهاز على ركيزة صلبة أو سائلة بطريقة قابلة للتكرار. يسمح تطبيق نفاثات COST-jets على عينات مثل الركائز البيولوجية بمقارنة مباشرة بين نتائج البحث لمجموعات مختلفة ، بالإضافة إلى المقارنة المباشرة بين المحاكاة والتجربة. عند تطبيقها على الأنظمة المعقدة مثل الركائز البيولوجية والسوائل ، يمكن أن تساعدنا نفاثات التكلفة حقا في تبسيط المشكلة والتركيز على العلم المثير للاهتمام.قبل المعالجة ، قم بإعداد الإعداد التجريبي عن طريق ترتيب إمداد الغاز بجميع خطوط الغاز المعدنية. اختر وحدات التحكم في التدفق الشامل المستخدمة لتوفير غاز التغذية ، وتجنب أي TPFE أو أنابيب بلاستيكية مماثلة. إدراك خلط الغازات التفاعلية بنظام يتكون من وحدات تحكم متعددة في تدفق الكتلة.بالنسبة للمضافات الأصغر ، استخدم وحدة خلط مضادة لتقليل الوقت اللازم لإكمال الخلط. أضف صماما بين خطوط إمداد الغاز والنفاثة. قم بتنظيف خطوط إمداد الغاز قبل المعالجة السطحية عن طريق ضخها وإعادة تعبئتها ثلاث مرات تقريبا.أضف مضخة إلى النظام وقم بتشغيلها ، ثم قم بإيقاف تشغيل المضخة وتشغيل تدفق الغاز. أضف مصيدة غربال جزيئي أو مصيدة باردة. قم بتوصيل جهاز COST-jet بمصدر غاز ومصدر طاقة ، ثم قم بتوصيل المجسات الكهربائية المدمجة براسم الذبذبات.تعويض مسبار الجهد التجاري بشكل صحيح. افتح مبيت COST-jet عن طريق إزالة اثنين من البراغي وقم بتوصيل مسبار الجهد التجاري بالخط النحاسي الذي يعمل بالطاقة بالإضافة إلى الجزء المؤرض من النفاثة. بعد ذلك ، قم بإجراء روتين معايرة المسبار.قم بتطبيق جهد صغير على COST-jet وقم بضبط المكثف المتغير لدائرة LC باستخدام مفك البراغي للوصول إلى أداة التوصيل المثلى. قم بإجراء معايرة الجهد من خلال مقارنة الجهد الفعلي بالجهد المقاس باستخدام الانحدار الخطي وحساب ثابت المعايرة. قم بإزالة مسبار الجهد التجاري وأغلق مبيت COST-jet.مرة أخرى ، قم بتطبيق جهد صغير على COST-jet وقم بضبط المكثف المتغير لدائرة LC باستخدام مفك البراغي للوصول إلى أداة التوصيل المثلى. قم بإعداد معدل تدفق غاز يبلغ لتر قياسي واحد تقريبا في الدقيقة من الهيليوم باستخدام وحدات التحكم في التدفق الشامل. افتح الصمام بين نظام إمداد الغاز و COST-jet ، ثم قم بتطبيق جهد منخفض على الأقطاب الكهربائية وقم بزيادة السعة حتى تشتعل البلازما.اترك الإعداد يسخن لمدة 20 دقيقة تقريبا. قم بتوصيل راسم الذبذبات الذي يراقب الجهد والتيار المطبق على COST-jet بجهاز كمبيوتر. ابدأ تشغيل برنامج COST Power Monitor وانتقل إلى لوحة الإعدادات.املأ القنوات الصحيحة المتصلة براسم الذبذبات وثابت المعايرة. قم بإيقاف تشغيل تدفق الغاز وقم بتطبيق جهد في النطاق النموذجي للفولتية المستخدمة للتشغيل الفعلي للتفريغ. قم بالتغيير إلى لوحة Sweep وخذ مرحلة مرجعية بينما لا تزال البلازما متوقفة عن العمل بالضغط على زر Find.بعد العثور على المرحلة المرجعية ، أعد تشغيل الغاز. اضغط على زر البدء والإيقاف المؤقت لبدء القياسات الكهربائية أو إيقافها مؤقتا. قبل أي معالجة ، قم بتنظيف خطوط إمداد الغاز ، واضبط معلمات التحكم ، واترك الإعداد بعض وقت الإحماء كما هو موضح سابقا.لمعالجة الأسطح الصلبة ، اختر المسافة بين COST-jet والسطح المعالج. ابدأ وقت العلاج إما بتشغيل البلازما أو استخدام مصراع ميكانيكي. إذا لزم الأمر ، تحقق من نمط تدفق الغاز أمام الهدف باستخدام تصوير شلايرن.لمعالجة السوائل ، اسكب السائل المراد معالجته في وعاء مناسب ، مع مراعاة تأثير تدفق الغاز على سطح السائل. ابدأ العلاج. تجنب ارتفاع الضغط على سطح السائل بسبب التغيير المفاجئ في تدفق الغاز ، مما قد يتسبب في تناثر السائل في هندسة التفريغ.استخدم غالقا ميكانيكيا أو قم بزيادة تدفق الغاز ببطء. ضع في اعتبارك خلط السائل بسبب الاحتكاك بين تدفق الغاز المحايد وسطح السائل. تم استخدام هذا البروتوكول لتطبيق COST-jet على الأسطح والسوائل المختلفة.لإثبات موثوقية الجهاز ، تم قياس الطاقة الكهربائية في بلازما الهيليوم المتولدة في خمسة أجهزة مختلفة من COST-jet باستخدام تدفق غاز يبلغ لتر قياسي واحد في الدقيقة. هنا ، يمثل كل لون أحد الأجهزة. تظهر جميع الأجهزة سلوكا مشابها مع انحراف ناتج عن عدم اليقين في قياس الطاقة والاختلافات المجهرية في الإعدادات.يظهر هنا ملف تعريف الحفر لفيلم ACH للعلاج لمدة ثلاث دقائق باستخدام COST-jet. يظهر النمط بنية دائرية تمثل التماثل الأسطواني لنفايات البلازما. يمكن تقدير احتمالية فقدان سطح الأكسجين الذري بناء على ملفات تعريف الحفر بالاقتران مع المحاكاة العددية.تحدث الدوامات في السائل بسبب اصطدام تيار الغاز بسطح السائل. تتيح ورقة الليزر التي تضيء جزيئات التتبع في السائل مراقبة مسار وسرعة هذه الجسيمات عبر قياس سرعة صورة الجسيمات. يمكن أيضا ملاحظة الانخفاض الذي يحدث في السطح السائل تحت قناة الغاز لنفاثة البلازما.الجزء الأكثر أهمية في هذا البروتوكول هو الحفاظ على النظام قابلا للتكرار قدر الإمكان. يتم ذلك عن طريق قياس الطاقة بدقة وكذلك تنظيف خطوط إمداد الغاز لتجنب أي شوائب. باستخدام هذا البروتوكول ، يمكن تطبيق COST-jet على أي نوع من العينات بطريقة قابلة للتكرار.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

الهندسة

يقدم هذا الفيديو طريقة لتحفيز التمايز في الخلايا الجذعية العصبية باستخدام بلازما الغلاف الجوي الباردة. يولد هذا الأشعة فوق البنفسجية والجزيئات التفاعلية لتحفيز الخلايا العصبية على إنتاج نتوءات ، مما يشير إلى تمايز الخلايا العصبية.

تحفيز تمايز الخلايا الجذعية العصبية باستخدام العلاج بالبلازما في الغلاف الجوي البارد

المصدر: Yan، X.، وآخرون، تطبيق جديد لنفاثة البلازما ذات الضغط الجوي كعامل وقائي عصبي ضد الإصابة الناجمة عن الحرمان من الجلوكوز لخلايا SH-SY5Y. J. Vis. Exp. (2017)يوضح الفيديو النشاط العصبي لمعالجة البلازما ذات الضغط الجوي بجرعة منخفضة في خلايا الورم الأرومي العصبي المحرومة من الجلوكوز عن طريق تعديل الإجهاد التأكسدي وتعزيز صلاحية الخلية.

تقييم العلاج بالبلازما بالضغط الجوي في خلايا الورم الأرومي العصبي المحروم من الجلوكوز 

يوصف إجراء البلمرة التي يسببها البلازما لبلمرة-بدأت على سطح الأغشية البوليمر. ويرد مزيد من postmodification من البوليمر المطعمة بمواد اللونية مع بروتوكول إجراء قياسات نفاذية الأغشية للضوء استجابة.

إعداد الأغشية ضوء استجابة من قبل التطعيم سطح الجامع وعملية Postmodification

يوضح هذا الفيلم كيف يمكن إشعال شعلة البلازما في الغلاف الجوي بواسطة أفران الميكروويف بدون أجهزة إشعال إضافية ويوفر عملية بلازما مستقرة ومستمرة مناسبة للعديد من التطبيقات.

كيفية اشعال على الضغط الجوي البلازما الشعلة ميكروويف دون أي اشعال إضافية

تم إنشاء إعداد تجريبي لنفاثة البلازما ذات التردد كيلو هرتز التي تعمل بالهيليوم. يشتمل الإعداد على قفص لإمدادات طاقة البلازما والنفاثة ومفاعل مدمج لمراقبة الأنواع التفاعلية التي يسببها البلازما دون تدخل الغلاف الجوي المحيط.

لإعداد البلازما الضغط الجوي المعنية بالتحقيق في تشكيل أنواع رد الفعل

يمكن إزالة  الأغشية الحيوية على الأسطح بشكل فعال وسريع باستخدام نفاثة دورية من الهباء الجوي لثاني أكسيد الكربون دون تطهير النيتروجين.

إزالة بيوفيلم عن طريق بخاخات ثاني أكسيد الكربون دون النيتروجين تطهير

توضح هذه المقالة مفاعل الميكروويف المتدفق الذي يستخدم لدفع كفاءة غير توازن الكيمياء لتطبيق تحويل / تفعيل الجزيئات مستقرة مثل كو 2 ، N 2 و تش 4 . والهدف من الإجراء الموصوف هنا هو قياس درجة حرارة الغاز في الموقع وتحويل الغاز.

عدم التوازن الميكروويف الميكروويف للكفاءة عالية درجة الحرارة الكيمياء

بروتوكول لتطبيق العلاج البلازما جرعة منخفضة الضغط الجوي على إصابات SH-SY5Y الناجمة عن الحرمان الجلوكوز محصن.

تطبيق جديد لطائرة البلازما الضغط الجوي كعامل العصبية واقية ضد الإصابات الناجمة عن الحرمان الجلوكوز خلايا ش SY5Y

ويرد بروتوكول علاج بلازما مادية باردة الفائق للسوائل والخلايا. أنها تنطوي على إقامة التراكيب الغاز تغذية مختلفة للاشتعال البلازما، قياس أطياف الانبعاث البلازما، والتحليل اللاحق للسوائل والنشاط الخلوي بعد المعالجة بالبلازما.

البحوث الأساسية في الطب البلازما-نهج إنتاجية من السوائل للخلايا

يعرض هذا البروتوكول تشغيل ومبادئ النفاثات السائلة المبردة الأسطوانية والمستوية على نطاق ميكرون. حتى الآن ، تم استخدام هذا النظام كهدف معدل تكرار مرتفع في تجارب الليزر والبلازما. تتراوح التطبيقات متعددة التخصصات المتوقعة من الفيزياء الفلكية المختبرية إلى علوم المواد ، وفي النهاية مسرعات الجسيمات من الجيل التالي.

نفاثات سائلة مبردة لعلم اكتشاف معدل تكرار مرتفع

تقدم هذه الدراسة منهجية توليد ستة أنواع مختلفة من تصريفات البلازما داخل مفاعل البلازما الدوامي الزائدي لتحلل الملوثات الدقيقة في الماء ، بما في ذلك المستحضرات الصيدلانية والمواد المتعددة فلورو ألكيل (PFAS).

تنفيذ مفاعل بلازما دوامة زائدية لإزالة الملوثات الدقيقة في الماء

اكتشف بروتوكول معالجة الأسطح ببلازما الضغط الجوي الباردة باستخدام جهاز COST-Jet. يتيح هذا الأسلوب قياس الطاقة بدقة وعلاج الركائز الصلبة والسائلة بطريقة قابلة للتكرار.

معالجة الأسطح ببلازما الضغط الجوي الباردة باستخدام COST-Jet

استكشف المزيد من الفيديوهات