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

Bu protokolün adımlarını izleyerek, herhangi bir bilim adamı COST-jet'i kurabilmeli, uygulanan gücü ölçebilmeli ve cihazda üretilen atmosferik basınç plazmasını katı veya sıvı bir alt tabaka üzerine tekrarlanabilir bir şekilde uygulayabilmelidir. COST-jetlerin biyolojik substratlar gibi numunelere uygulanması, farklı grupların araştırma sonuçları arasında doğrudan karşılaştırmanın yanı sıra simülasyon ve deney arasında doğrudan karşılaştırmaya olanak tanır. Biyolojik substratlar ve sıvılar gibi karmaşık sistemlere uygulandığında, COST-jetleri sorunu basitleştirmemize ve ilginç bilime odaklanmamıza gerçekten yardımcı olabilir.

Tedaviden önce, tüm metal gaz hattı ile gaz beslemesini düzenleyerek deney düzeneğini hazırlayın. Herhangi bir TPFE veya benzeri plastik borudan kaçınarak besleme gazını sağlamak için kullanılan kütle akış kontrolörlerini seçin. Birden fazla kütle akış kontrolöründen oluşan bir sistem ile reaktif gazların karışımını gerçekleştirin.

Daha küçük katkılar için, karışımın tamamlanması için gereken süreyi azaltmak için bir karşı karıştırma ünitesi kullanın. Gaz besleme hatları ile jet arasına bir valf ekleyin. Yüzey işleminden önce gaz besleme hatlarını yaklaşık üç kez pompalayarak ve yeniden doldurarak temizleyin.

Sisteme bir pompa ekleyin ve açın, ardından pompayı kapatın ve gaz akışını açın. Bir moleküler elek tuzağı veya soğuk tuzak ekleyin. COST-jet cihazını bir gaz kaynağına ve güç kaynağına bağlayın, ardından entegre elektrik problarını bir osiloskopa bağlayın.

Ticari bir voltaj probunu uygun şekilde telafi edin. Vidalardan ikisini sökerek COST-jet muhafazasını açın ve ticari voltaj probunu elektrikli bakır hatta ve jetin topraklanmış kısmına bağlayın. Ardından, bir prob kalibrasyon rutini gerçekleştirin.

COST-jet'e küçük bir voltaj uygulayın ve optimum kuplaja ulaşmak için LC devresinin değişken kondansatörünü bir tornavidayla ayarlayın. Doğrusal regresyon kullanarak gerçek voltajı ölçülen voltajla karşılaştırarak bir voltaj kalibrasyonu gerçekleştirin ve bir kalibrasyon sabiti hesaplayın. Ticari voltaj probunu çıkarın ve COST-jet muhafazasını kapatın.

Yine, COST-jet'e küçük bir voltaj uygulayın ve optimum kuplaja ulaşmak için bir tornavida kullanarak LC devresinin değişken kapasitörünü ayarlayın. Kütle akış kontrolörlerini kullanarak dakikada yaklaşık bir standart litre helyum gaz akış hızı ayarlayın. Gaz besleme sistemi ile COST-jet arasındaki vanayı açın, ardından elektrotlara düşük bir voltaj uygulayın ve plazma tutuşana kadar genliği artırın.

Kurulumun yaklaşık 20 dakika ısınmasına izin verin. COST-jet'e uygulanan voltaj ve akımı izleyen osiloskopu bir bilgisayara bağlayın. COST Power Monitor yazılımını başlatın ve Ayarlar paneline geçin.

Osiloskopa bağlı doğru kanalları ve kalibrasyon sabitini doldurun. Gaz akışını kapatın ve deşarjın fiili çalışması için kullanılan tipik voltaj aralığında bir voltaj uygulayın. Süpür paneline geçin ve plazma hala kapalıyken Bul düğmesine basarak bir referans aşaması alın.

Referans fazını bulduktan sonra gazı tekrar açın. Elektrik ölçümlerini başlatmak veya duraklatmak için Başlat ve Duraklat düğmesine basın. Herhangi bir işlemden önce, gaz besleme hatlarını temizleyin, kontrol parametrelerini ayarlayın ve kurulumun daha önce açıklandığı gibi biraz ısınma süresine izin verin.

Katı yüzey işlemi için, COST-jet ile işlenmiş yüzey arasındaki mesafeyi seçin. Plazmayı açarak veya mekanik bir deklanşör kullanarak tedavi süresini başlatın. Gerekirse, Schlieren görüntülemesini kullanarak hedefin önündeki gaz akış modelini kontrol edin.

Sıvı arıtımı için, gaz akışının sıvı yüzeyi üzerindeki etkisini göz önünde bulundurarak, arıtılacak sıvıyı uygun bir kaba dökün. Tedaviye başlayın. Gaz akışındaki ani bir değişiklik nedeniyle sıvının yüzeyinde basınç dalgalanmalarını önleyin, bu da boşaltma geometrisine sıvı sıçramasına neden olabilir.

Mekanik bir deklanşör kullanın veya gaz akışını yavaşça artırın. Nötr gaz akışı ile sıvı yüzeyi arasındaki sürtünme nedeniyle sıvının karışmasını dikkate alın. Bu protokol, COST-jet'i farklı yüzeylere ve sıvılara uygulamak için kullanıldı.

Cihazın güvenilirliğini göstermek için, beş farklı COST-jet cihazında üretilen bir helyum plazmasındaki elektrik gücü, dakikada bir standart litrelik bir gaz akışı kullanılarak ölçüldü. Burada, her renk cihazlardan birini temsil eder. Tüm cihazlar, güç ölçümünün belirsizliği ve kurulumlardaki mikroskobik farklılıklardan kaynaklanan sapma ile benzer davranış gösterir.

COST-jet ile üç dakikalık bir tedavi için bir ACH filminin aşındırma profili burada gösterilmektedir. Desen, plazma atık suyunun silindirik simetrisini temsil eden dairesel bir yapı gösterir. Atomik oksijenin yüzey kaybı olasılığı, sayısal simülasyonlarla birlikte aşındırma profillerine dayalı olarak tahmin edilebilir.

Sıvıdaki girdaplar, sıvı yüzeyine çarpan gaz akışından kaynaklanır. Sıvıdaki izleyici parçacıkları aydınlatan bir lazer levha, parçacık görüntü hızı aracılığıyla bu parçacıkların yörüngesini ve hızını gözlemlemeyi mümkün kılar. Plazma jetinin gaz kanalının altındaki sıvı yüzeyde meydana gelen çöküntü de gözlemlenebilir.

Bu protokolün en önemli kısmı, sistemi mümkün olduğunca tekrarlanabilir tutmaktır. Bu, gücün doğru bir şekilde ölçülmesinin yanı sıra herhangi bir kirliliği önlemek için gaz besleme hatlarının temizlenmesiyle yapılır. Bu protokolü kullanarak, COST-jet her türlü numuneye tekrarlanabilir bir şekilde uygulanabilir.