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Engineering

एक वायुमंडलीय दबाव प्लाज्मा सेटअप प्रतिक्रियाशील प्रजातियों गठन जांच करने के लिए

Published: November 3, 2016 doi: 10.3791/54765
Automatic Translation
1,2, 2, 2, 1
1Department of Chemistry, University of York, 2York Plasma Institute, Department of Physics, University of York

Abstract

गैर थर्मल वायुमंडलीय दबाव ( 'ठंड') plasmas उनके महत्वपूर्ण जैव चिकित्सा क्षमता की वजह से हाल के वर्षों में वृद्धि हुई ध्यान प्राप्त हुआ है। आसपास के वातावरण के साथ ठंड प्लाज्मा की प्रतिक्रियाओं प्रतिक्रियाशील प्रजातियों, जो अपने प्रभाव को परिभाषित कर सकते हैं की एक किस्म निकलेगा। जबकि ठंड प्लाज्मा उपचार के कुशल विकास गतिज मॉडल की आवश्यकता है, मॉडल बेंच मार्किंग अनुभवजन्य डेटा की जरूरत है। प्लाज्मा के संपर्क में जलीय समाधान में पता चला प्रतिक्रियाशील प्रजातियों के स्रोत की प्रायोगिक अध्ययन अभी भी दुर्लभ हैं। बायोमेडिकल प्लाज्मा अक्सर वह या Ar फ़ीड गैस के साथ चलाया जा रहा है, और एक विशेष रुचि विभिन्न गैस admixtures के साथ प्लाज्मा द्वारा उत्पन्न प्रतिक्रियाशील प्रजातियों की जांच में निहित है (ओ 2, एन 2, वायु, एच 2 ओ वाष्प, आदि) इस तरह की जाँच कर रहे हैं बहुत जटिल प्लाज्मा प्रवाह के साथ संपर्क में परिवेश के वातावरण को नियंत्रित करने में कठिनाइयों की वजह से। इस काम में, हम 'उच्च' वोल्टेज के आम मुद्दों को संबोधित कियाkHz आवृत्ति प्लाज्मा जेट प्रयोगात्मक अध्ययन संचालित है। एक रिएक्टर प्लाज्मा तरल प्रणाली से परिवेश वातावरण के बहिष्कार की अनुमति देता है विकसित किया गया था। प्रणाली इस प्रकार admixtures और तरल नमूना के घटकों के साथ फ़ीड गैस शामिल थे। इस माहौल नियंत्रित वह-जल वाष्प प्लाज्मा द्वारा जलीय समाधान में प्रेरित प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के स्रोत की जांच की अनुमति दी। isotopically लेबल पानी के उपयोग प्रजातियों गैस चरण में होने वाले और तरल में गठन उन लोगों के बीच भेद की अनुमति दी। प्लाज्मा उपकरण एक फैराडे पिंजरे के अंदर समाहित किया गया था किसी भी बाहरी क्षेत्र के संभावित प्रभाव को समाप्त करने के लिए। सेटअप बहुमुखी है और आगे ठंड प्लाज्मा तरल बातचीत रसायन विज्ञान को समझने में सहायता कर सकते हैं।

Introduction

कम तापमान वायुमंडलीय दबाव प्लाज्मा (LTPS) जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों 1-3 के लिए उनके विशाल क्षमता की वजह से हाल के वर्षों में बढ़ ध्यान आकर्षित किया है। परिवेश के वातावरण के साथ संपर्क करने पर, एलटीपी (एन 2, हे 2 एच 2 ओ वाष्प) हवा की आणविक सामग्री के साथ प्रतिक्रिया करता है, प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन और नाइट्रोजन प्रजातियों (Rons) 2,4 की एक किस्म पैदा होता है। (-, • एच, • सं, आदि • ओह, • ओओएच / हे 2 •) इनमें अपेक्षाकृत स्थिर प्रजातियों (जैसे हाइड्रोजन पेरोक्साइड, ओजोन, नाइट्राइट और नाइट्रेट anions के रूप में) और उच्च प्रतिक्रियाशील कण होते हैं। इन प्रजातियों, शुरू में गैस चरण में उत्पन्न, आगे जैविक सब्सट्रेट करने के लिए 5 प्लाज्मा द्वारा वितरित कर रहे हैं। Rons substrates के साथ बातचीत और इस प्रकार रोगाणुरोधी, विरोधी और एलटीपी 6-8 की एंटीवायरल प्रभाव को परिभाषित।

एलटीपी उपचारों के विकास की प्रतिक्रियाओं की जटिल मॉडलिंग की आवश्यकता हैRons 9। जल जैविक परिवेश का एक अनिवार्य हिस्सा है, और जलीय चरण में प्रतिक्रियाओं नाटकीय रूप से प्रणाली की जटिलता में वृद्धि। गैस चरण प्लाज्मा की जांच के लिए व्यापक रूप से ऑप्टिकल उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी, लेजर प्रेरित प्रतिदीप्ति, अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी, मास स्पेक्ट्रोमेट्री (एमएस), आदि सहित विभिन्न 10-12 विश्लेषणात्मक तकनीकों का उपयोग करते हुए किया जाता है। इसी समय, तरल चरण में पाया प्रजातियों की विस्तृत जांच अभी भी दुर्लभ हैं। उपलब्ध रिपोर्टों ऐसे यूवी और इलेक्ट्रॉन समचुंबक प्रतिध्वनि (EPR) स्पेक्ट्रोस्कोपी, cytometry, आदि जलीय समाधान 13,14 में Rons का पता लगाने के लिए के रूप में विभिन्न विश्लेषणात्मक तरीकों के उपयोग का वर्णन। EPR तरल में कट्टरपंथी का पता लगाने के लिए सबसे प्रत्यक्ष तरीकों में से एक है। हालांकि, कई कट्टरपंथी प्रजातियों को अपने छोटे से जीवन समय के कारण EPR से नहीं पाया जा सकता है। इन मामलों में, स्पिन फँसाने अक्सर प्रयोग किया जाता है। स्पिन एक तकनीक एक यौगिक (स्पिन जाल) से जुड़े फँसाने कआईसीएच तेजी से और चुनिंदा एक और अधिक लगातार कट्टरपंथी अभिवर्तन उपज के लिए (जैसे, DMPO हाइड्रॉक्सिल कट्टरपंथी साथ प्रतिक्रिया करता है, बनाने DMPO-ओह अभिवर्तन) कट्टरपंथी साथ प्रतिक्रिया करता है।

प्लाज्मा तरल बातचीत के अध्ययन में आम चुनौतियों प्लाज्मा प्रवाह के आसपास के परिवेश वातावरण और अन्य हस्तक्षेप कारकों (बाहरी क्षेत्रों, पर्यावरण के प्रति संवेदनशील बिजली की आपूर्ति भागों, आदि) को नियंत्रित करने में असमर्थता हैं। यहाँ, हम एक धातु जाल संचालित प्लाज्मा और प्लाज्मा जेट नोजल के आसपास एक घर में निर्मित रिएक्टर युक्त मामले की जिसमें एक सेटअप के उपयोग के प्रदर्शन। धातु जाल फैराडे पिंजरे में काफी सुधार reproducibility और प्लाज्मा जेट के सामान्य परिचालन की अनुमति के रूप में कार्य करता है। कांच रिएक्टर दोनों प्लाज्मा जेट और तरल नमूना, सिस्टम से आसपास के वातावरण को छोड़कर encapsulates।

इस विधि तरल समाधान के साथ संपर्क में किसी भी वायुमंडलीय दबाव प्लाज्मा जेट के लिए नियोजित किया जा सकता है।उदाहरण के लिए, हम हाल ही में एक जलीय प्लाज्मा के संपर्क में नमूने में पता चला प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के स्रोत की जांच प्रस्तुत किया है। Isotopically लेबल पानी तरल में और प्लाज्मा जेट-तरल समाधान प्रणाली 15 की गैस चरण में गठित प्रजातियों के बीच भेद करने के लिए इस्तेमाल किया गया था।

Protocol

1. प्लाज्मा सेटअप बचाते

  1. बिजली की आपूर्ति, वोल्टेज / वर्तमान मीटर, बिजली केबल, प्लाज्मा इलेक्ट्रोड, प्लाज्मा जेट, आदि: पिंजरे के अंदर बिजली के वातावरण के सभी भागों की स्थिति
  2. सुनिश्चित करें कि पिंजरे के भीतर अंतरिक्ष के लिए पर्याप्त है, इसलिए है कि लाइव इलेक्ट्रोड, जमीन इलेक्ट्रोड और संबंधित केबलों एक दूसरे को या धातु जाल के साथ संपर्क में नहीं हैं।
  3. प्लाज्मा बिजली की आपूर्ति से जुड़ा प्लाज्मा आपरेशन के दौरान उच्च वोल्टेज इलेक्ट्रोड से बिजली के झटके के जोखिम से बचने के लिए एक आलिंगन के साथ पिंजरे से लैस।
  4. प्लाज्मा ऑपरेशन में दखल के बिना मापदंडों के बदलते अनुमति देने के लिए पिंजरे की बाहरी सतह पर वोल्टेज और आवृत्ति नियंत्रण रखें।
  5. ग्राउंड सभी धातु जाल पिंजरे और पिंजरे में ही उन्हें एक पृथ्वी संबंध प्लग करने के लिए तारों से अंदर का समर्थन करता है।

2. निर्वहन पैरामीटर्स

  1. जमीन इलेक्ट्रोड ओ से नीचे रहते हैं इलेक्ट्रोड स्थितिn ग्लास ट्यूब (यानी, ट्यूब नोक के करीब)।
  2. ऑपरेटिंग वोल्टेज को मापने, और वापसी वर्तमान पर नजर रखने के लिए परिपत्र मौजूदा जांच के माध्यम से जमीन इलेक्ट्रोड पारित करने के लिए प्लाज्मा बिजली की आपूर्ति करने के लिए वोल्टेज जांच कनेक्ट।
  3. एक आस्टसीलस्कप करने के लिए दोनों वोल्टेज और मौजूदा जांच कनेक्ट वर्तमान वोल्टेज और प्लाज्मा ऑपरेटिंग आवृत्ति (द्वारा या तो वर्तमान या वोल्टेज जांच निर्धारित) की निगरानी।
  4. 2 SLM के लिए ग्लास ट्यूब के माध्यम से गैस का प्रवाह जन प्रवाह नियंत्रकों (एमएफसी) का उपयोग कर सेट करें।
  5. चारा गैस हीलियम प्लाज्मा बिजली की आपूर्ति पर बदल कर इसके माध्यम से गुजरने के साथ एक ग्लास ट्यूब में प्लाज्मा आग लगना। जांच से रीडिंग का प्रयोग, क्रमश: 18 केवी और 25 किलोहर्ट्ज़ के लिए वोल्टेज और छुट्टी की आवृत्ति निर्धारित किया है।
    नोट: पैरामीटर विविधताओं बाहर किया जाता है, कम से कम वोल्टेज और आवृत्ति, जिस पर सभी प्रयोगों के निर्वहन के उच्चतम आणविक सामग्री के साथ हो रहा है निर्धारित करने के लिए। गुई आणविक सामग्री वृद्धि हुई उच्च वोल्टेज के लिए प्लाज्मा प्रज्वलित किए जाने की आवश्यकता है। ध्यान दें कि ऊंचा voltages प्लाज्मा के महत्वपूर्ण गैस तापमान में वृद्धि में परिणाम कर सकते हैं, इस प्रकार तरल नमूने की वृद्धि हुई वाष्पीकरण के लिए अग्रणी।
  6. वोल्टेज सभी प्रयोगों में निरंतर रखें।

3. फ़ीड गैस के लिए admixtures का परिचय

  1. मुख्य फ़ीड गैस एक टी कनेक्टर का उपयोग करने के लिए दूसरा ट्यूबिंग MFC कनेक्ट करें।
  2. चारा गैस के लिए जल वाष्प को जोड़ने के लिए, जाल पिंजरे के एक Drechsel कुप्पी पानी से भरा है और तैनात बाहर (शीर्ष पर या पक्ष) के माध्यम से हीलियम के किसी ऐसे विनियमित प्रवाह को निर्देशित।
  3. चारा गैस के प्रवाह को बंटवारे से संतृप्ति के एक वांछित स्तर प्राप्त करते हैं। गैस प्रवाह (200 SCCM) पानी (एच 2 हे 16) के साथ Drechsel कुप्पी के माध्यम से की सीधी 10% फ़ीड गैस का एक 10% संतृप्ति प्राप्त करने के लिए।
  4. टी कनेक्टर का प्रयोग, 90% (1,800 SCCM) के साथ यह पूरी तरह से जल वाष्प संतृप्त गैस गठबंधनसूखी गैस प्रवाह।

4. रिएक्टर

  1. एक गिलास दो भागों, ऊपरी और निचले से मिलकर रिएक्टर तैयार करें। एक निकास ट्यूब के साथ के निचले हिस्से से लैस।
  2. प्लाज्मा जेट की नोक पर कांच रिएक्टर की स्थिति।
  3. रिएक्टर के ऊपरी भाग में खोलने के अंदर एक रबर grommet में प्लाज्मा जेट नोक डालें।
  4. एक स्टैंड के शीर्ष पर एक अच्छी तरह से जैसे जलाशय से मिलकर कंटेनर तैयार करें। दोनों स्टैंड और एक ढांकता हुआ सामग्री (जैसे, गिलास, क्वार्ट्ज ग्लास) से अच्छी तरह से सुनिश्चित करें।
  5. नमूना कंटेनर रिएक्टर के अंदर इतनी जगह है कि इसे जेट की नोक से प्लाज्मा प्रवाह के संपर्क में है।
  6. नमूना कंटेनर के अंदर एक तरल एच रखो 2 17 हे नमूना। हाइड्रॉक्सिल कण का पता लगाने के लिए, 5,5-डाइमिथाइल-1-एन pyrroline- -oxide (DMPO) स्पिन जाल का एक समाधान (5.1 देखें) का उपयोग करें।
    नोट: स्पिन के जाल के विकल्प के रूप में अच्छी तरह से तरल नमूना के चुनाव कॉमघटकों की जांच की विशिष्ट प्रजातियों पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, • ओह कट्टरपंथी के स्रोत एच 2 16 हे / एच 2 17 हे और DMPO स्पिन जाल का उपयोग कर अध्ययन किया है। • एच कट्टरपंथी का स्रोत एक एच 2 ओ / डी 2 ओ (गैस और तरल)। एन -tert-ब्यूटाइल-α-phenylnitrone (PBN) के उपयोग • एच कट्टरपंथी का पता लगाने के लिए इस्तेमाल किया जाना चाहिए की आवश्यकता है। में उन्होंने कहा कि मामले की एच 2 ओ वाष्प के साथ प्लाज्मा, यह मुख्य रूप से हाइड्रोजन जाल कट्टरपंथी दिखाया गया था, जबकि DMPO ज्यादातर DMPO-ओह अभिवर्तन 15 गठन किया था।
  7. जमीन गिलास सतहों संपर्क के माध्यम से दो रिएक्टर भागों को जोड़ने।

5. स्पिन कट्टरपंथी प्रजातियों की फँसाने

  1. आवश्यक एकाग्रता के साथ चुना स्पिन जाल का समाधान तैयार करें। जलीय समाधान के लिए, de-ionized पानी का उपयोग करें। nitrone स्पिन जाल (जैसे DMPO के रूप में) के लिए, एक 100 मिमी एकाग्रता का उपयोग करें।
  2. 30 सेकंड के लिए चारा गैस (2 SLM) के साथ रिएक्टर पूर्व फ्लश।
  3. आईजीएनप्लाज्मा ite (देखें 2.5) और समय का एक निर्धारित अवधि (जैसे, 60 सेकंड) के लिए प्लाज्मा प्रवाह करने के लिए तरल नमूना बेनकाब।
  4. एक आवश्यक जोखिम समय के बाद, प्लाज्मा बिजली की आपूर्ति बंद कर और रिएक्टर खुला। रिएक्टर से नमूना कंटेनर निकालें।
  5. नमूना ले लीजिए और इलेक्ट्रॉन समचुंबक अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी (EPR) 15 का उपयोग कर यह विश्लेषण।

Representative Results

विधि और उपकरण ऊपर वर्णित का उपयोग करना, हम पानी के संपर्क में एलटीपी प्रणाली में प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों की उत्पत्ति की जांच की है। प्लाज्मा ऑपरेटिंग आवृत्ति और वोल्टेज 25 किलोहर्ट्ज़ और 18 केवी (पीक से पीक), क्रमशः (चित्रा 1) थे।

उदाहरण के लिए, हाइड्रॉक्सिल कट्टरपंथी के स्रोत isotopically लेबल पानी का उपयोग निर्धारित किया गया था। यह तरल नमूने में उन लोगों से फीड गैस में पानी के अणुओं के बीच भेद के सक्षम होना चाहिए। उस के लिए, एच 2 16 हे फ़ीड गैस (भाप) के रूप में पेश किया गया था। एच 2 17 हे भंग स्पिन जाल DMPO के साथ की एक तरल नमूना एक नमूना कंटेनर में तैनात किया गया था। रिएक्टर फ़ीड गैस के साथ 30 सेकंड के लिए पूर्व प्लावित किया गया था। महत्वपूर्ण बात है, इस मामले में अब पूर्व निस्तब्धता समय 2 एच 16 हे की पर्याप्त मात्रा में तरल एच के लिए दिया में हो सकता है 17 हे नमूना। फिर, प्लाज्मा प्रज्वलित किया गया था और नमूना 60 सेकंड के लिए प्रवाह के संपर्क में था। बाद जोखिम समाधान EPR द्वारा विश्लेषण किया गया था। दो DMPO-OH कट्टरपंथी adducts (DMPO- 17 ओह, और DMPO- 16 OH) (चित्रा 2) पाया गया। adducts गठन के अनुपात EPR डेटा के आगे के विश्लेषण के माध्यम से निर्धारित किया गया था। तरल चरण रचना के एमएस विश्लेषण एच 2 17 हे (तालिका 1) को एच 2 16 हे (गैस चरण से तरल में दूर तक फैला हुआ) के अनुपात से पता चला है। दो बच्चों की तुलना सुझाव दिया है कि हाइड्रॉक्सिल तरल में पाया कण थे, वास्तव में, तरल में गैस चरण में उद्भव, और नहीं।

इसी तरह के अध्ययन ऐसे • एच (• डी) कट्टरपंथी 15 के स्रोत का पता लगाने के लिए एक डी ओ 2/2 एच ओ प्रणाली के रूप में अन्य प्रणालियों, का उपयोग करके किया जा सकता है।


चित्रा 1. सेटअप प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के स्रोत की जांच के लिए इस्तेमाल किया। प्लाज्मा एक क्वार्ट्ज ग्लास ट्यूब (4 मिमी आंतरिक व्यास, 1 मिमी की दीवार मोटाई) हीलियम गैस फ़ीड के साथ में उत्पन्न किया गया था। फ़ीड गैस प्रवाह 2 SLM था। चारा गैस निहित एच 2 ओ वाष्प के रूप में ऊपर कहा गया है की शुरुआत की। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र 2
चित्रा 2. एक EPR एच 2 17 में DMPO के समाधान में प्रेरित DMPO-एच, DMPO- 16 ओह, और DMPO- 17 ओह कट्टरपंथी adducts के मिश्रण का स्पेक्ट्रम हे प्लाज्मा से अवगत कराया। विश्लेषण स्पेक्ट्रा सिमुलेशन सॉफ्टवेयर का उपयोग कर साहित्य 16 में उपलब्ध hyperfine मूल्यों का उपयोग किया गया था। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

तालिका एक
तालिका 1 DMPO- 16 ओह की एकाग्रता और DMPO- 17 ओह कट्टरपंथी adducts और तरल एच 2 17 हे नमूना प्लाज्मा प्रदर्शन के बाद में एच 2 16 हे की राशि। Adducts सांद्रता का पूर्ण मात्रा EPR अंशांकन का उपयोग कर प्राप्त किया गया स्थिर कट्टरपंथी 2 के साथ,2,6,6-Tetramethylpiperidine 1-oxyl (गति)। कोई जोड़ जल वाष्प (प्रवेश 1) के मामले में, एक अवशिष्ट आर्द्रता फ़ीड गैस में मौजूद था। एच 2 17 हे और एच 2 16 हे तरल नमूने में के रिश्तेदार मात्रा एक मिश्रण उपज 16 हे और 17 के बाद प्लाज्मा जोखिम समाधान के साथ प्रतिक्रिया पर हे cinnamic एसिड cinnamoyl क्लोराइड की एक हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया का उपयोग निर्धारित किया गया है। के रूप में कहीं 15 में वर्णित है जिसके परिणामस्वरूप मिश्रण उच्च संकल्प मास स्पेक्ट्रोमेट्री द्वारा विश्लेषण किया गया था।

Discussion

यहाँ, हम एक घर में बनाया वायुमंडलीय दबाव प्लाज्मा सेटअप के उपयोग के प्रदर्शन। धातु जाल पिंजरे किसी भी प्लाज्मा प्रेरित क्षेत्रों से संभव हस्तक्षेप और / या क्षति से आसपास के संवेदनशील उपकरणों की रक्षा करने के लिए बाहरी क्षेत्रों से कम से कम हस्तक्षेप के साथ प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य प्लाज्मा की स्थिति, एक ही समय में प्राप्त करने के लिए मदद करता है। सेटअप के परिरक्षण (caging) संचालित प्लाज्मा और इसकी विद्युत विशेषताओं के प्रकार पर निर्भर करता है। उद्देश्य प्लाज्मा संचालन पर बाहरी हस्तक्षेप के अभाव सुनिश्चित करने और उपकरणों के साथ हस्तक्षेप आसपास के क्षेत्रों प्लाज्मा से बचना है। इस मामले में जाल आकार 22 मिमी, लेकिन कम जाल आकार अलग plasmas के लिए आवश्यक हो सकता है। प्लाज्मा आपरेशन मानकों एक वोल्टेज और एक मौजूदा जांच एक आस्टसीलस्कप से जुड़े का उपयोग कर नियंत्रित किया गया। उच्च वोल्टेज जांच की शुरूआत काफी बिजली माहौल बदलता है, और इसलिए जांच विद्युत प्रणाली का हिस्सा बन जाना चाहिए और मंज़ूर कियाप्रयोगों के सभी भर में एक ही तरह से ioned।

कांच रिएक्टर नमूना और प्लाज्मा जेट encapsulating के उपयोग प्रतिक्रिया प्रणाली से अक्सर अज्ञात रचना के परिवेश के माहौल के बहिष्कार की अनुमति देता है। प्रस्तुत परिणाम (ख़बरदार सुप्रा) में, यह जलीय प्लाज्मा प्रवाह के संपर्क में नमूने में प्लाज्मा प्रेरित प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के स्रोत का निर्धारण करने के लिए इस्तेमाल किया गया था। तरल पानी के अणुओं और चारा गैस (भाप) में पानी भेदभाव किया जा सकता है, तो इस तरह की जांच के लिए संभव है। निर्धारित करें कि क्या हाइड्रॉक्सिल कण, गैस चरण में या तरल पानी के अणुओं से गठन किया गया isotopically लेबल पानी पेश किया गया था: एच 2 17 तरल माध्यम के रूप में हे, फ़ीड गैस में 2 एच 16 हे वाष्प। एक काल्पनिक प्रयोग एक खुले वातावरण में आयोजित किया गया, तो दो चरणों के बीच भेद के आसपास हवा में जल वाष्प की उपस्थिति से प्रभावित हो गया होता। एकआसपास के वातावरण के प्रभाव को कम करने के लिए वैकल्पिक विधि साहित्य, जिसमें प्लाज्मा प्रवाह में वातावरण से प्रजातियों के प्रसार एक परिरक्षण गैस 17 का उपयोग कर रोका गया था में प्रदर्शन किया गया। परिरक्षण गैस (एन 2 या ओ 2) एक ज्ञात रचना 18 के साथ एक गैस पर्दा बनाता है। इस पांडुलिपि में प्रस्तुत रिएक्टर (जैसे जल वाष्प के रूप में) परिवेशी वायु घटकों के प्रभाव को दूर करने के लिए एक सरल तरीका है, और अतिरिक्त गैस के प्रवाह की शुरूआत के बिना अलग प्लाज्मा जेट विमानों के साथ इस्तेमाल किया जा सकता है। • ओह कट्टरपंथी के लिए इसी प्रकार, • एच के स्रोत के कट्टरपंथी एक डी रोजगार 2 हे / एच 2 ओ प्रणाली द्वारा निर्धारित किया जा सकता है। सस्ती डी 2 हे भी रूप में ऊपर वर्णित एक वाष्प के रूप में फ़ीड गैस में पेश किया जा सकता है।

एच 2 ओ वाष्प के साथ गैस की संतृप्ति से पहले Drechsel कुप्पी वजन द्वारा और गैस के प्रवाह throu बुदबुदाती के बाद निर्धारित किया गया थायह gh। गैस के सापेक्ष आर्द्रता (यानी, संतृप्ति) पानी सुखाया की राशि और के माध्यम से पारित गैस की मात्रा से गणना की है।

ध्यान दें कि लंबे समय तक के प्रयोगों में, Drechsel कुप्पी में तरल के तापमान वाष्पीकरण के कारण कम हो सकती है। सापेक्ष आर्द्रता एक विशिष्ट तापमान के लिए गणना की है। मूल्यों की गणना आगे फ़ीड गैस के सापेक्ष आर्द्रता निर्धारित करने के लिए साहित्य 19 में उन लोगों के साथ तुलना कर रहे हैं। हम अनुभव से पता चला है कि एक पानी से भरे Drechsel के माध्यम से उन्होंने कहा कि अप करने के लिए 2 SLM का प्रवाह पूरी तरह कुप्पी जल वाष्प के साथ गैस संतृप्त। हालांकि, ऊंचा प्रवाह दरों पूर्ण परिपूर्णता के लिए तरल में गैस का पर्याप्त समय निवास की अनुमति नहीं हो सकती है। अन्य संतृप्ति तकनीक की आवश्यकता हो सकती है।

एक और चुनौती भरा काम है कि कोई भी चारों ओर की हवा प्रणाली में मौजूद है यह सुनिश्चित करना है। रिएक्टर फ़ीड गैस के साथ पहले से प्लावित है अवशिष्ट हवा निकालने के लिए।समय पूर्व निस्तब्धता के लिए आवश्यक रिएक्टर की मात्रा और चारा गैस के प्रवाह पर निर्भर करेगा। इस तरह के एक हीलियम गैस फ़ीड प्लाज्मा प्रणाली के रूप में सिस्टम में बाहरी परिवेशी वायु प्रसार और entrainment के अभाव एक • कोई कट्टरपंथी फँसाने की प्रतिक्रिया का उपयोग कर परीक्षण किया जा सकता है। नाइट्रिक एन 2 से प्लाज्मा और हे हवा के 2 अणुओं द्वारा उत्पन्न ऑक्साइड (एमजीडी) 2 फे के एक कट्टरपंथी अभिवर्तन 2 + जटिल 20 (एमजीडी = एन -methyl-D-glucamine Dithiocarbamate) के रूप में EPR से पता लगाया जा सकता है। हवा का पूर्ण अभाव के मामले में, अभिवर्तन के EPR संकेत नहीं मनाया जाता है। रिएक्टर में बाहरी पानी अणुओं की अनुपस्थिति निम्नलिखित प्रयोग के द्वारा प्रदर्शन किया जा सकता है। डी 2 ओ की एक तरल नमूना एक सूखा चारा गैस प्लाज्मा के संपर्क में है। बाद जोखिम नमूने के विश्लेषण एनएमआर एच 2 ओ की राशि प्रदर्शन के दौरान तरल में लाया पता चलता है। इस tubin में अवशिष्ट एच 2 ओ की राशि का अनुमान लिए अनुमति देता हैजी फ़ीड गैस 15 प्रयोग में लिए इस्तेमाल किया।

नमूना कंटेनर डिजाइन प्रयोगात्मक कार्य में महत्वपूर्ण है। प्रारंभ में, हम प्लास्टिक और कांच microcentrifuge ट्यूब का उपयोग प्रयास किया है। साथ में अपेक्षाकृत उच्च प्लाज्मा फ़ीड गैस प्रवाह के साथ, उद्घाटन के छोटे व्यास आसपास हवा microcentrifuge ट्यूब घुसना देना नहीं है। हालांकि, यह कई नुकसान है। प्लाज्मा arching और microcentrifuge ट्यूब के किनारों के पास बड़े तापमान में वृद्धि का प्रदर्शन किया। तरल में गैस चरण से प्रजातियों के वितरण के विभिन्न गैस चरण गतिशीलता और तरल नमूने की कम सतह क्षेत्र (और बड़ी मात्रा में) की वजह से भी काफी कम कुशल था। इस प्रकार, तरल नमूना की सतह क्षेत्र तरल नमूना करने के लिए गैस चरण से प्रतिक्रियाशील प्रजातियों के वितरण के लिए महत्वपूर्ण है। यह अल्पकालिक कण के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। तरल नमूना कंटेनर इसलिए उजागर अनुमति देने के लिए तैयार किया जाना चाहिएतरल कुशल प्रसार के लिए उच्च सतह क्षेत्र है। नमूना भी कम गहराई तरल नमूने के संवहन संबंधी सीमाओं को कम करने के लिए होना चाहिए। यह खाता है कि गैस प्रवाह को ऊपर उठाया और विशेष रूप से प्रज्वलित प्लाज्मा के साथ तरल नमूना 21 की सतह पर महत्वपूर्ण गड़बड़ी बनाने में रखा जाना चाहिए। इसलिए, नमूना कंटेनर व्यास और गहराई विशिष्ट प्रयोग के लिए आवश्यक के साथ एक अच्छी तरह से आकार की तरह है। स्टैंड जिस पर अच्छी तरह से तैनात है की ऊंचाई प्रयोगात्मक जरूरतों को समायोजित किया जा सकता है। रबर grommet जिसके माध्यम से प्लाज्मा जेट रिएक्टर में डाला जाता है यह संभव तरल के साथ प्रवाह के संपर्क कोण बदलने के लिए बनाता है।

प्रस्तुत विधि प्रतिक्रियाशील प्रजातियों (• ओह, • एच, आदि) एक kHz आवृत्ति समानांतर क्षेत्र प्लाज्मा जेट द्वारा तरल में प्रेरित के स्रोत की जांच की अनुमति देता है। विधि जेट आसपास एक गिलास रिएक्टर रोजगार अवरोही तक सीमित नहीं हैशर्तों ribed, और अन्य वायुमंडलीय दबाव प्लाज्मा के साथ प्रयोग किया जा सकता है। हालांकि इस मामले ऑप्टिकल गुणवत्ता क्वार्ट्ज गिलास में एक रिएक्टर के रूप में इस्तेमाल किया जाना चाहिए वाष्प, 2 हे, एन 2, आदि इसके अन्य फायदे के अलावा इसके अंदर ऑप्टिकल माप का आयोजन करने की संभावना है,: विधि फ़ीड गैस के लिए किसी भी admixtures की शुरूआत की अनुमति देता है सामग्री। रिएक्टर के निचले हिस्से में निकास ट्यूब लगभग किसी भी प्रयोगशाला में प्लाज्मा विमान का उपयोग की अनुमति देता है: निकास एक दूरदराज के निष्कर्षण हुड के लिए प्लास्टिक टयूबिंग के माध्यम से जोड़ा जा सकता। रिएक्टर अवधारणा बहुमुखी है और विभिन्न plasmas जहां नियंत्रित वातावरण की आवश्यकता होती है के अनुसंधान में इस्तेमाल किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, styrene के polymerization ऑक्सीजन प्रजातियों 22 से हिचकते हैं, लेकिन रिएक्टर में मनाया जा सकता है जब तरल हीलियम styrene फ़ीड गैस प्लाज्मा के संपर्क में है।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Plasma Resonant and Dielectric Barrier Corona Driver power supply  Information Unlimited PVM500 
Mass flow controller (MFC) Brooks Instruments  2 slm (He calib.)
MFC Brooks Instruments  5 slm (He calib.)
Microcomputer controller for MFCs Brooks Instruments  0254
H217O Icon Isotopes IO 6245
5,5-dimethyl-1-pyrroline N-oxide Dojindo Molecular Technologies, Inc.  D048-10 ≥99%
2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl  Sigma-Aldrich 214000 98%
Helium BOC UK 110745-V 99.996%
High voltage probe Tektronix  P6015A
Current probe Ion Physics Corporation  CM-100-L
Oscilloscope Teledyne LeCroy WaveJet 354A 

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References

  1. Boxhammer, V., et al. Bactericidal action of cold atmospheric plasma in solution. New J. Phys. 14, 113042 (2012).
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