COST-Jet를 사용하여 차가운 대기압 플라즈마로 표면 처리

이 프로토콜의 단계를 따르면 모든 과학자는 COST-jet을 설정하고, 적용된 전력을 측정하고, 장치에서 생성된 대기압 플라즈마를 재현 가능한 방식으로 고체 또는 액체 기판에 적용할 수 있어야 합니다. 생물학적 기질과 같은 샘플에 COST-jet을 적용하면 서로 다른 그룹의 연구 결과를 직접 비교할 수 있을 뿐만 아니라 시뮬레이션과 실험을 직접 비교할 수 있습니다. 생물학적 기질 및 액체와 같은 복잡한 시스템에 적용하면 COST-jets는 문제를 단순화하고 흥미로운 과학에 집중하는 데 실제로 도움이 될 수 있습니다.

처리하기 전에 모든 금속 가스 라인에 가스 공급 장치를 배치하여 실험 설정을 준비합니다. 공급 가스를 제공하는 데 사용되는 질량 유량 컨트롤러를 선택하고 TPFE 또는 유사한 플라스틱 튜브를 사용하지 마십시오. 여러 질량 유량 컨트롤러로 구성된 시스템으로 반응성 가스의 혼합을 실현합니다.

더 작은 혼화제의 경우 카운터 혼합 장치를 사용하여 혼합이 완료되는 데 필요한 시간을 줄이십시오. 가스 공급 라인과 제트 사이에 밸브를 추가합니다. 표면 처리 전에 가스 공급 라인을 약 세 번 펌핑하고 다시 채워 청소하십시오.

시스템에 펌프를 추가하고 전원을 켠 다음 펌프를 끄고 가스 흐름을 켭니다. 분자체 트랩 또는 콜드 트랩을 추가하십시오. COST-jet 장치를 가스 공급 장치 및 전원 공급 장치에 연결한 다음 통합 전기 프로브를 오실로스코프에 연결합니다.

상업용 볼륨을 적절하게 보상하십시오.tag전자 프로브. 두 개의 나사를 제거하여 COST-jet 하우징을 열고 상용 전압 프로브를 전원이 공급되는 구리선과 제트의 접지된 부분에 연결합니다. 다음으로, 프로브 교정 루틴을 수행합니다.

COST-jet에 작은 전압을 가하고 드라이버로 LC 회로의 가변 커패시터를 조정하여 최적의 커플링에 도달합니다. 선형 회귀를 사용하여 실제 전압과 측정된 전압을 비교하여 전압 교정을 수행하고 교정 상수를 계산합니다. 상용 전압 프로브를 제거하고 COST-jet 하우징을 닫습니다.

다시 말하지만, COST-jet에 작은 전압을 가하고 드라이버를 사용하여 LC 회로의 가변 커패시터를 조정하여 최적의 커플 링에 도달합니다. 질량 유량 컨트롤러를 사용하여 분당 약 1 표준 리터의 헬륨의 가스 유량을 설정합니다. 가스 공급 시스템과 COST-jet 사이의 밸브를 연 다음 전극에 낮은 전압을 적용하고 플라즈마가 점화될 때까지 진폭을 높입니다.

약 20분 동안 설정이 예열되도록 합니다. COST-jet에 인가된 전압과 전류를 모니터링하는 오실로스코프를 컴퓨터에 연결합니다. COST Power Monitor 소프트웨어를 시작하고 설정 패널로 전환합니다.

오실로스코프에 연결된 올바른 채널과 교정 상수를 입력합니다. 가스 흐름을 끄고 방전의 실제 작동에 사용되는 일반적인 전압 범위의 전압을 적용하십시오. 스윕 패널로 변경하고 플라즈마가 꺼져 있는 동안 Find 버튼을 눌러 참조 단계를 수행합니다.

기준 위상을 찾은 후 가스를 다시 켭니다. 시작 및 일시 중지 버튼을 눌러 전기 측정을 시작하거나 일시 중지합니다. 처리하기 전에 가스 공급 라인을 청소하고 제어 매개변수를 설정한 다음 앞에서 설명한 대로 설정이 약간의 예열 시간을 갖도록 합니다.

단단한 표면 처리의 경우 COST-jet과 처리된 표면 사이의 거리를 선택합니다. 플라즈마를 켜거나 기계식 셔터를 사용하여 치료 시간을 시작하십시오. 필요한 경우 Schlieren 이미징을 사용하여 대상 앞의 가스 흐름 패턴을 확인합니다.

액체 처리의 경우 가스 흐름이 액체 표면에 미치는 영향을 고려하여 처리할 액체를 적절한 용기에 붓습니다. 치료를 시작하십시오. 방전 형상에 액체가 튀는 원인이 될 수 있는 가스 흐름의 급격한 변화로 인해 액체 표면의 압력 서지를 피하십시오.

기계식 셔터를 사용하거나 가스 흐름을 천천히 증가시키십시오. 중성 가스 흐름과 액체 표면 사이의 마찰로 인한 액체의 혼합을 고려하십시오. 이 프로토콜은 COST-jet을 다양한 표면과 액체에 적용하는 데 사용되었습니다.

장치의 신뢰성을 입증하기 위해 5개의 서로 다른 COST-jet 장치에서 생성된 헬륨 플라즈마의 전력을 분당 1 표준 리터의 가스 유량을 사용하여 측정했습니다. 여기서 각 색상은 장치 중 하나를 나타냅니다. 모든 장치는 전력 측정의 불확실성에서 비롯된 편차와 설정의 미세한 차이로 인해 유사한 동작을 보입니다.

COST-jet으로 3분 동안 처리하기 위한 ACH 필름의 에칭 프로파일이 여기에 나와 있습니다. 이 패턴은 플라즈마 유출물의 원통형 대칭을 나타내는 원형 구조를 보여줍니다. 원자 산소의 표면 손실 확률은 수치 시뮬레이션과 함께 에칭 프로파일을 기반으로 추정할 수 있습니다.

액체의 와류는 액체 표면에 충돌하는 가스 흐름에 의해 발생합니다. 액체 속의 추적 입자를 비추는 레이저 시트는 입자 이미지 속도계를 통해 이러한 입자의 궤적과 속도를 관찰할 수 있습니다. 플라즈마 제트의 가스 채널 아래에서 발생하는 액체 표면의 함몰도 관찰할 수 있습니다.

이 프로토콜의 가장 중요한 부분은 시스템을 가능한 한 재현 가능하게 유지하는 것입니다. 이는 전력을 정확하게 측정하고 불순물을 방지하기 위해 가스 공급 라인을 청소함으로써 수행됩니다. 이 프로토콜을 사용하여 COST-jet을 재현 가능한 방식으로 모든 종류의 샘플에 적용할 수 있습니다.