Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

معالجة الأسطح ببلازما الضغط الجوي الباردة باستخدام COST-Jet

Published: November 2, 2020 doi: 10.3791/61801
Automatic Translation
1, 1, 2, 1, 2
1Experimental Plasma Physics, Kiel University, 2Experimental Physics II, Ruhr-University Bochum

Summary

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

Abstract

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.

Introduction

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.

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.

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.

Protocol

1. تغذية إمدادات الغاز والغلاف الجوي التي تسيطر عليها

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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).
  4. 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.
  5. 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.
  6. إضافة فخ الغربال الجزيئي أو فخ الباردة (على سبيل المثال، باستخدام النيتروجين السائل) إلى خطوط إمدادات الغاز لزيادة تقليل الرطوبة في غاز الأعلاف.
  7. إذا، بدلا من ذلك، مطلوب كمية من المياه التي تسيطر عليها كمكشف، إضافة فقاعة إلى النظام26،27.
  8. 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.

2. تجميع وإعداد الجهاز

  1. قم بتوصيل جهاز COST-Jet بإمدادات الغاز. توصيل الجهاز مباشرة إلى 1/4 بوصة الفولاذ المقاوم للصدأ Swagelok أنابيب. استخدام محولات لمعايير أنابيب مختلفة.
  2. قم بتوصيل التكلفة-Jet بموصل الطاقة باستخدام كابل BNC محمي مجهز بموصل SMC.
  3. قم بتوصيل المسابير الكهربائية المتكاملة بمنظار الذبذبة لمراقبة الجهد والتيار باستخدام مقاوم 50 أوم كنهاية.
  4. 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.
  5. 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.
  6. مرة أخرى، وتطبيق الجهد صغيرة على التكلفة-Jet وضبط مكثف متغير من دائرة LC باستخدام مفك للوصول إلى اقتران الأمثل.
  7. 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.
  8. 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.
  9. تعيين معلمات التحكم في العملية (تدفق الغاز، الجهد التطبيقي) إلى القيم المطلوبة.
  10. امنح الإعداد بعض الوقت للإحماء للسماح بالاستقرار الحراري (حوالي 20 دقيقة) لضمان ظروف تشغيل مستقرة وقابلة للتكرار.
  11. لتغيير تركيب الغاز أثناء التجارب، اسمح بوقت توازن تقريبي مدته دقيقتان اعتمادا على إعداد إمدادات الغاز.
    ملاحظة: تكلفة Jet جاهزة الآن للتطبيق.

3. قياس الطاقة

  1. قم بتوصيل منظار الذبذبة الذي يراقب الجهد التيار المطبق على COST-Jet بجهاز كمبيوتر.
  2. تثبيت برنامج "COST مراقبة الطاقة" إلى الكمبيوتر29 الذي يسمح في الوقت الحقيقي رصد الطاقة11،19.
  3. ضبط الاتصال بين البرنامج والمنظار عن طريق تنفيذ الأوامر المطلوبة للسيطرة على الذبذبة محددة.
  4. 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.
  5. 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.
  6. اضغط على الزر بدء وإيقاف مؤقت لبدء القياسات الكهربائية أو إيقافها مؤقتا.
  7. 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.

4. (الصلبة) معالجة السطح

  1. 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.
  2. تنظيف خطوط إمدادات الغاز كما هو موضح في الخطوة 1.5.
  3. تعيين معلمات التشغيل المطلوبة وانتظر لمدة 20 دقيقة تقريبا حتى تصل التكلفة النفاثة إلى درجة حرارة مستقرة.
  4. 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.
  5. 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.
  6. علاج العينة للكمية المطلوبة من الوقت وإنهاء وقت العلاج عن طريق إيقاف البلازما أو عن طريق استخدام مصراع الكاميرا.
  7. 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.

5. العلاج السائل

  1. إعداد الغلاف الجوي للرقابة للتجربة.
  2. تنظيف خطوط إمدادات الغاز كما هو موضح في الخطوة 1.5.
  3. تعيين معلمات التشغيل المطلوبة وانتظر ما يقرب من 20 دقيقة لتكلفة طائرة للوصول إلى درجة حرارة مستقرة.
  4. اختر المسافة بين COST-Jet والسائل المعالج.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.

Representative Results

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.

Figure 1
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. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

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.

Figure 2
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. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

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.

Figure 3
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.

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.

Figure 4
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. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Discussion

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.

Figure 5
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. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

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.

Disclosures

وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.

Acknowledgments

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).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
COST power monitor software home-built according to www.cost-jet.eu and J Golda et al 2016 J. Phys. D: Appl. Phys. 49 084003
COST-Jet (including matching circuit) home-built according to www.cost-jet.eu and J Golda et al 2016 J. Phys. D: Appl. Phys. 49 084003
current probe home-built integrated into the COST-Jet
gas supply system Swagelok stainless steel
helium Air Liquide 99.999 % purity
mass flow controller (MFC) Analyt-MTC series 358 5000 sccm
MFC Analyt-MTC 50 sccm
oscilloscope Agilent Technologies DSO7104B bandwidth 1 GHz, resolution 4 Gsa/s
oxygen Air Liquide 99.9999 % purity
power supply home-built according to www.cost-jet.eu and J Golda et al 2016 J. Phys. D: Appl. Phys. 49 084003
voltage probe Tektronix P5100A
xyz-stage Zaber ZAB-X-XAZ-LSM0100A-K0059-SQ3

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Morfill, G. E., Kong, M. G., Zimmermann, J. L. Focus on Plasma Medicine. New Journal of Physics. 11 (11), 115011 (2009).
  2. Schlegel, J., Köritzer, J., Boxhammer, V. Plasma in cancer treatment. Clinical Plasma Medicine. 1 (2), 2-7 (2013).
  3. Weltmann, K. D., Woedtke, T. von Plasma medicine-current state of research and medical application. Plasma Physics and Controlled Fusion. 59 (1), 14031 (2017).
  4. Graves, D. B. Low temperature plasma biomedicine: A tutorial review. Physics of Plasmas. 21 (8), 80901 (2014).
  5. Bruggeman, P. J., et al. Plasma-liquid interactions: A review and roadmap. Plasma Sources Science and Technology. 25 (5), 53002 (2016).
  6. Simoncelli, E., Stancampiano, A., Boselli, M., Gherardi, M., Colombo, V. Experimental Investigation on the Influence of Target Physical Properties on an Impinging Plasma Jet. Plasma. 2 (3), 369-379 (2019).
  7. Stancampiano, A., et al. Mimicking of human body electrical characteristic for easier translation of plasma biomedical studies to clinical applications. IEEE Transactions on Radiation and Plasma Medical Sciences. 1, (2019).
  8. Nature Editorial. Reality check on reproducibility. Nature. 533 (7604), 437 (2016).
  9. Baker, M. Is there a reproducibility crisis. Nature. 533, 452-454 (2016).
  10. Begley, C. G., Ioannidis, J. P. A. Reproducibility in science: Improving the standard for basic and preclinical research. Circulation research. 116 (1), 116-126 (2015).
  11. Golda, J., et al. Concepts and characteristics of the 'COST Reference Microplasma Jet. Journal of Physics D: Applied Physics. 49 (8), 84003 (2016).
  12. Mann, M. S., Schnabel, U., Weihe, T., Weltmann, K. D., von Woedtke, T. A Reference Technique to Compare the Antimicrobial Properties of Atmospheric Pressure Plasma Sources. Plasma Medicine. 5 (1), 27-47 (2015).
  13. Kogelheide, F., et al. FTIR spectroscopy of cysteine as a ready-to-use method for the investigation of plasma-induced chemical modifications of macromolecules. Journal of Physics D: Applied Physics. 49 (8), 84004 (2016).
  14. Lackmann, J. W., et al. Chemical fingerprints of cold physical plasmas - an experimental and computational study using cysteine as tracer compound. Scientific Reports. 8 (1), 7736 (2018).
  15. Lackmann, J. W., et al. Nitrosylation vs. oxidation - How to modulate cold physical plasmas for biological applications. PloS one. 14 (5), 0216606 (2019).
  16. Ranieri, P., et al. GSH Modification as a Marker for Plasma Source and Biological Response Comparison to Plasma Treatment. Applied Sciences. 10 (6), 2025 (2020).
  17. Ellerweg, D., von Keudell, A., Benedikt, J. Unexpected O and O3 production in the effluent of He/O2 microplasma jets emanating into ambient air. Plasma Sources Science and Technology. 21 (3), 34019 (2012).
  18. Waskoenig, J., et al. Atomic oxygen formation in a radio-frequency driven micro-atmospheric pressure plasma jet. Plasma Sources Science and Technology. 19 (4), 45018 (2010).
  19. Golda, J., Kogelheide, F., Awakowicz, P., Schulz-von der Gathen, V. Dissipated electrical power and electron density in an RF atmospheric pressure helium plasma jet. Plasma Sources Science and Technology. 28 (9), 95023 (2019).
  20. Golda, J., Held, J., Gathen, V. S. Comparison of electron heating and energy loss mechanisms in an RF plasma jet operated in argon and helium. Plasma Sources Science and Technology. 29 (2), 25014 (2020).
  21. Beijer, P. A. C., Sobota, A., van Veldhuizen, E. M., Kroesen, G. M. W. Multiplying probe for accurate power measurements on an RF driven atmospheric pressure plasma jet applied to the COST reference microplasma jet. Journal of Physics D: Applied Physics. 49 (10), 104001 (2016).
  22. Riedel, F., et al. Reproducibility of 'COST reference microplasma jets'. Plasma Sources Science and Technology. , (2020).
  23. Cost-Jet. COST Reference Microplasma Jet Homepage. , Available from: www.cost-jet.eu (2020).
  24. Winter, J., et al. Feed gas humidity: a vital parameter affecting a cold atmospheric-pressure plasma jet and plasma-treated human skin cells. Journal of Physics D: Applied Physics. 46 (29), 295401 (2013).
  25. Große-Kreul, S., Hübner, S., Schneider, S., von Keudell, A., Benedikt, J. Methods of gas purification and effect on the ion composition in an RF atmospheric pressure plasma jet investigated by mass spectrometry. EPJ Techniques and Instrumentation. 3 (1), 6 (2016).
  26. Benedikt, J., et al. Absolute OH and O radical densities in effluent of a He/H$_2$O micro-scaled atmospheric pressure plasma jet. Plasma Sources Science and Technology. 25 (4), 45013 (2016).
  27. Willems, G., Benedikt, J., von Keudell, A. Absolutely calibrated mass spectrometry measurement of reactive and stable plasma chemistry products in the effluent of a He/H 2 O atmospheric plasma. Journal of Physics D: Applied Physics. 50 (33), 335204 (2017).
  28. Gorbanev, Y., et al. Combining experimental and modelling approaches to study the sources of reactive species induced in water by the COST RF plasma jet. Physical chemistry chemical physics: PCCP. 20 (4), 2797-2808 (2018).
  29. Held, J. mimurrayy/COST-power-monitor v0.9.2 (Version v0.9.2). Zenodo. , (2019).
  30. Willems, G., et al. Corrigendum: Characterization of the effluent of a He/O 2 micro-scaled atmospheric pressure plasma jet by quantitative molecular beam mass spectrometry (2010 New J. Phys.12 013021). New Journal of Physics. 21 (5), 59501 (2019).
  31. Mokhtar Hefny, M., Nečas, D., Zajíčková, L., Benedikt, J. The transport and surface reactivity of O atoms during the atmospheric plasma etching of hydrogenated amorphous carbon films. Plasma Sources Science and Technology. 28 (3), 35010 (2019).
  32. Grant, I. Particle image velocimetry: A review. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. 211 (1), 55-76 (2016).
  33. Semenov, I. L., Weltmann, K. D., Loffhagen, D. Modelling of the transport phenomena for an atmospheric-pressure plasma jet in contact with liquid. Journal of Physics D: Applied Physics. 52 (31), 315203 (2019).
  34. Golda, J. Cross-correlating discharge physics, excitation mechanisms and plasma chemistry to describe the stability of an RF-excited atmospheric pressure argon plasma jet. Ruhr-Universität Bochum. , Bochum. Dissertation (2017).
  35. Lietz, A. M., Kushner, M. J. Molecular admixtures and impurities in atmospheric pressure plasma jets. Journal of Applied Physics. 124 (15), 153303 (2018).
  36. Reuter, S., et al. Controlling the Ambient Air Affected Reactive Species Composition in the Effluent of an Argon Plasma Jet. IEEE Transactions on Plasma Science. 40 (11), 2788-2794 (2012).
  37. Reuter, S., et al. From RONS to ROS: Tailoring Plasma Jet Treatment of Skin Cells. IEEE Transactions on Plasma Science. 40 (11), 2986-2993 (2012).
  38. Gorbanev, Y., O'Connell, D., Chechik, V. Non-Thermal Plasma in Contact with Water: The Origin of Species. Chemistry (Weinheim an der Bergstrasse). 22 (10), Germany. 3496-3505 (2016).
  39. Gorbanev, Y., Soriano, R., O'Connell, D., Chechik, V. An Atmospheric Pressure Plasma Setup to Investigate the Reactive Species Formation. Journal of visualized experiments. (117), e54765 (2016).
  40. Darny, T., et al. Plasma action on helium flow in cold atmospheric pressure plasma jet experiments. Plasma Sources Science and Technology. 26 (10), 105001 (2017).
  41. Kelly, S., Golda, J., Turner, M. M., Schulz-von der Gathen, V. Gas and heat dynamics of a micro-scaled atmospheric pressure plasma reference jet. Journal of Physics D: Applied Physics. 48 (44), 444002 (2015).
  42. Schneider, S., Dünnbier, M., Hübner, S., Reuter, S., Benedikt, J. Atomic nitrogen: A parameter study of a micro-scale atmospheric pressure plasma jet by means of molecular beam mass spectrometry. Journal of Physics D: Applied Physics. 47 (50), 505203 (2014).
  43. Hefny, M. M., Pattyn, C., Lukes, P., Benedikt, J. Atmospheric plasma generates oxygen atoms as oxidizing species in aqueous solutions. Journal of Physics D: Applied Physics. 49 (40), 404002 (2016).
  44. Benedikt, J., et al. The fate of plasma-generated oxygen atoms in aqueous solutions: Non-equilibrium atmospheric pressure plasmas as an efficient source of atomic O(aq). Physical Chemistry Chemical Physics. 20 (17), 12037-12042 (2018).
  45. Tian, W., Kushner, M. J. Atmospheric pressure dielectric barrier discharges interacting with liquid covered tissue. Journal of Physics D: Applied Physics. 47 (16), 165201 (2014).
  46. Hansen, L., et al. Influence of a liquid surface on the NO x production of a cold atmospheric pressure plasma jet. Journal of Physics D: Applied Physics. 51 (47), 474002 (2018).
  47. van Rens, J. F. M., et al. Induced Liquid Phase Flow by RF Ar Cold Atmospheric Pressure Plasma Jet. IEEE Transactions on Plasma Science. 42 (10), 2622-2623 (2014).
  48. Bruggeman, P., Graham, L., Degroote, J., Vierendeels, J., Leys, C. Water surface deformation in strong electrical fields and its influence on electrical breakdown in a metal pin-water electrode system. Journal of Physics D: Applied Physics. 40 (16), 4779-4786 (2007).

Tags

الهندسة، العدد 165، بلازما الضغط الجوي، COST-Jet، طب البلازما، علاج البلازما، بروتوكول المناولة، السائل، العلاج السطحي، CAP
معالجة الأسطح ببلازما الضغط الجوي الباردة باستخدام COST-Jet
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Golda, J., Sgonina, K., Held, J.,… More

Golda, J., Sgonina, K., Held, J., Benedikt, J., Schulz-von der Gathen, V. Treating Surfaces with a Cold Atmospheric Pressure Plasma using the COST-Jet. J. Vis. Exp. (165), e61801, doi:10.3791/61801 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter