Name: how to ignite an atmospheric pressure microwave plasma torch without any additional igniters
Uploaded: 2015-04-16T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 42 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about How to Ignite an Atmospheric Pressure Microwave Plasma Torch without Any Additional Igniters at JoVE.com

The authors would like to thank the Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen &#8222;Otto von Guericke&#8220; e.V., AiF (German Federation of Industrial Research Associations) and the Deutsche Forschungsgemeinschaft, DFG (German Research Foundation) for partly funding the presented work under contract number 14248 and STR 662/4-1, respectively.

1. Misurazione della Magnetron Nota: Lo schema del setup sperimentale per misurare il magnetron è illustrato nella Figura 1A. <ol><li> Collegare il magnetron ad un isolante costituito da un circolatore e un carico di acqua con 10 viti. </li><li> Collegare l&#39;isolatore ad un accoppiatore direzionale con 10 viti. </li><li> Collegare l&#39;accoppiatore direzionale per un secondo carico acqua con 10 viti. </li><li> Fornire tutti i carichi d&#39;acqua con l&#39;acqua. </li><li> Calibrare l&#39;analizzatore di spettro con la sua funzione di taratura secondo il protocollo del produttore. </li><li> Collegare un attenuatore 20 dB per l&#39;analizzatore di spettro collegando il dB attenuatore 20 per l&#39;analizzatore di spettro. Nota: Il dB attenuatore 20 è utilizzato per proteggere l&#39;analizzatore di spettro da troppo elevate potenze superiori a 1 W. </li><li> Collegare l&#39;attenuatore 20 dB analizzatore di spettro dotato all&#39;estremità del cavo coassiale con connettore BNC collegando cocavo assiale in dB attenuatore 20. </li><li> Collegare l&#39;estremità del cavo coassiale dotato di un connettore N alla accoppiatore direzionale collegando il cavo coassiale al cavo direzionale. </li><li> Accendere il magnetron tramite l&#39;alimentazione e lo spettro della microonda emessa viene visualizzato l&#39;analizzatore di spettro. </li><li> Se necessario, regolare l&#39;ascissa visualizzato, ordinata e la loro risoluzione in base al manuale dell&#39;analizzatore di spettro. </li><li> Per misurare la frequenza delle microonde in uscita in funzione della potenza delle microonde, aumentare la potenza delle microonde dal 10% al massimo della potenza di uscita in 5% a 10% passi e per ogni passo determinare la frequenza dell&#39;ampiezza massima dello spettro visualizzato dall&#39;analizzatore di spettro. Nota: Solitamente, lo spettro di frequenza di un magnetron inferiore al 10% della sua massima potenza di uscita è molto ampio, presenta molti picchi differenti e quindi non è utilizzabile. </li></ol> 2. AdeguamentoLa frequenza di risonanza Nota: Lo schema della configurazione sperimentale per la misurazione e la regolazione della frequenza di risonanza è illustrato nella Figura 2A. <ol><li> Calibrare l&#39;analizzatore di rete con il kit di calibrazione per il funzionamento S11 (secondo il protocollo del produttore). </li><li> Collegare il cavo coassiale attraverso la N connettore coassiale alla parte di una transizione guida coassiali a onda rettangolare inserendo il cavo coassiale coassiale a guida d&#39;onda-transizione. </li><li> Collegare la parte rettangolare della transizione guida coassiali-to-rettangolare-wave di un sintonizzatore a tre stub con 10 viti. </li><li> Collegare il sintonizzatore tre stub al gruppo torcia a microonde al plasma con 10 viti. </li><li> Nel interruttore menù analizzatore di rete per il funzionamento S11. </li><li> Nel menu di analizzatore di rete passare alla modalità ROS o la modalità per accedere. </li><li> Iterativamente regolare la frequenza di risonanza del gruppo torcia microonde plasma al freque misuratoncy del magnetron ad una potenza di uscita di 25% - 60% della potenza massima di uscita spostando l&#39;ugello su e giù. La frequenza di risonanza del gruppo torcia al plasma a microonde è dato dal dip della misurazione parametro S11 come illustrato nella Figura 2B. Regolare questo tuffo spostando l&#39;ugello su e giù per la frequenza raccomandata. </li><li> Quando viene regolata la frequenza di risonanza, bloccare la posizione dell&#39;ugello con il dado di bloccaggio. </li><li> Aumentare la potenza delle microonde avanti iterativamente regolando le tre mozzi del sintonizzatore tre stub spostando gli stub su e giù. La potenza delle microonde assorbita dal gruppo torcia al plasma a microonde è dato dalla profondità del dip del parametro S11. Così, massimizzare questo tuffo regolando la stub del sintonizzatore tre stub. Comunemente, è sufficiente che due dei tre mozzi sono utilizzati. </li></ol> 3. Accensione del Plasma <ol><li> Indossare occhiali di protezione UV in quanto il plasma emette Radia UVzione. Azionare la torcia al plasma sotto ventilazione locale di gas in quanto il plasma produce ossidi di nitruro. </li><li> Collegare il gruppo torcia al plasma a microonde con il risonatore coassiale adjusted (ugello è bloccato) e la corretta sintonizzatore tre stub al magnetron dotato di un isolante costituito da un circolatore collegato a un carico di acqua. </li><li> Collegare l&#39;alimentazione del gas alla torcia al plasma a microonde. </li><li> Accendere l&#39;alimentazione del gas a 5 a 20 slm. </li><li> Poiché la radiazione a microonde in dosi più elevate è dannoso soprattutto per gli occhi, verificare che non ci siano perdite a microonde. <ol><li> Per fare ciò, accendere il forno a microonde a bassissima potenza di 10% al 12% e verificare tutti i collegamenti a microonde con un metro a microonde per perdite. </li><li> Se ci sono perdite rimuoverli completamente prima di aumentare la potenza a microonde o il funzionamento della torcia al plasma a microonde. </li></ol></li><li> Se non ci sono perdite accendere il microonde iniziando con basse potenze di 10% e aumentare il microfonopotenza rowave lentamente in 10 60 sec fino plasma accende nel tubo di quarzo della torcia al plasma a microonde. </li><li> Osservare con attenzione se e dove il plasma prede fuoco ma attenzione con le microonde eventualmente irradiati. Preferibilmente usare uno specchio per l&#39;osservazione dell&#39;accensione plasma. </li><li> Se no al plasma si accende, spegnere l&#39;alimentazione microonde e verificare attentamente se la potenza delle microonde è correttamente accoppiato nel risonatore coassiale e non fuorviante per gli altri componenti il ​​riscaldamento in su o addirittura danneggiare. Controllare se alcuni componenti sono sempre riscaldati. <ol><li> Se qualsiasi componente viene riscaldato - cioè, la potenza delle microonde è fuorviante - spostare tutti mozziconi di sintonizzatore tre stub fuori della guida d&#39;onda e regolare loro di massimizzare l&#39;accoppiamento microonde nel gruppo torcia al plasma come descritto al punto 2.9. Poi ricominciare con passo 3.1. </li><li> Regolare la frequenza di risonanza del risonatore coassiale della torcia al plasma per la frequenza di invio della rivistaNetron ad una sufficiente potenza elevata microonde del 25% al ​​60% della potenza massima con l&#39;analizzatore di rete come descritto nel passaggio 2. Per migliorare l&#39;accensione, regolare la frequenza di risonanza del risonatore coassiale come descritto al punto 2 per una maggiore potenza di uscita. Poi ricominciare con passo 3.1. </li></ol></li><li> Se il plasma accende qualche parte nella torcia al plasma e non passa automaticamente alla modalità coassiale o cilindrica, variare il flusso di potenza a microonde e gas fornito fino brucia in modo cilindrico. </li><li> Quando il plasma brucia in modalità cilindrica, iterativamente regolare la mozzi del sintonizzatore tre stub spostandoli su e giù in modo che tutta la potenza fornita microonde è assorbita dal plasma e la potenza delle microonde riflessa diventa zero. Nota: Se un diodo microonde è collegato al carico di acqua e alla corrispondente ingresso dell&#39;unità di controllo, la potenza delle microonde riflessa viene visualizzata l&#39;unità di controllo della potenza delle microonde alimentazione.Come fare questo è descritto nel manuale della potenza del microonde alimentazione. </li><li> Quando si utilizzano potenze microonde superiori di 1,5 kW o superiore e flussi di gas bassi inferiori a 15 slm, controllare attentamente che il plasma non tocchi le pareti del tubo di quarzo. Il tubo di quarzo non deve brillare ovunque. </li><li> Se il tubo di quarzo diventa rosso, diminuire la potenza delle microonde o aumentare il flusso di gas fino a quando scompare completamente. </li><li> Poiché le microonde possono essere irradiati dal plasma dovuta alla conducibilità del plasma, controllare con un metro microonde che la potenza delle microonde irradiata è inferiore alla soglia. </li><li> Se la potenza delle microonde irradiata è superiore alla soglia, schermare il plasma con una rete metallica in cui la dimensione delle maglie è molto inferiore alla metà della lunghezza d&#39;onda utilizzata microonde. </li></ol> 4. Alta velocità Movie Camera del Ignition Plasma Nota: Poiché l&#39;accensione del plasma e del suo passaggio alla modalità cilindrica è nell&#39;intervalloalcune centinaia di millisecondi, questo processo può essere meglio studiati mediante una telecamera ad alta velocità. Tuttavia, non è necessario osservare il processo di accensione mediante una telecamera ad alta velocità ogni volta che il plasma viene acceso. <ol><li> Posizionare la lente della telecamera ad alta velocità di fronte alla torcia al plasma a microonde guardando attraverso la fessura diagnostico nella parte anteriore della torcia al plasma. </li><li> Regolare finché la fotocamera punta nel risonatore coassiale alla punta dell&#39;ugello metallico. </li><li> Mettere a fuoco sulla punta dell&#39;ugello metallico. </li><li> Avviare la registrazione con 1.000 fps (fotogrammi al secondo) della telecamera ad alta velocità. </li><li> Accendere il plasma come descritto nel paragrafo 3. </li></ol> 5. Stabile e continuo funzionamento Plasma Nota: Quando il plasma è stato acceso in modalità cilindrica e il sintonizzatore tre stub è stato regolato per massimizzare l&#39;assorbimento della potenza delle microonde dal plasma stabile e Continnue funzionamento della torcia al plasma è possibile. <ol><li> Regolare la dimensione - radiale ed assiale estensione - del plasma alla dimensione desiderata variando la potenza delle microonde fornita tra il 10% e la potenza massima di uscita e il flusso di gas tra 10 e 70 slm. Mantenere la dimensione radiale limitata al diametro del tubo di quarzo. Il plasma non deve toccare la parete del tubo di quarzo che significa che il tubo di quarzo non deve bagliore. </li><li> Per modellare il plasma in forme diverse, utilizzare una breve tubo di quarzo che limita solo il plasma all&#39;interno del risonatore cilindrica e posizionare un foro sulla parte superiore del gruppo torcia al plasma. </li><li> Se necessario, fissare gli orifizi con alcune viti. </li></ol>

<ol>
	<li>Hong, Y. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave+plasma+torch+abatement+of+NF3+and+SF6.">Microwave plasma torch abatement of NF3 and SF6.</a> Phys. Plasma. 13, 033508 (2006).</li><li>Kabouzi, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Abatement+of+perfluorinated+compounds+using+microwave+plasmas+at+atmospheric+pressure.">Abatement of perfluorinated compounds using microwave plasmas at atmospheric pressure.</a> J. Appl. Phys. 93 (12), 9483-9496 (2003).</li><li>Kabouzi, Y., Moisan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulsed+Microwave+Discharges+Sustained+at+Atmospheric+Pressure:+Study+of+Contraction+and+Filamentation+Phenomena.">Pulsed Microwave Discharges Sustained at Atmospheric Pressure: Study of Contraction and Filamentation Phenomena.</a> IEEE Transaction on Plasma Science. 33, 292-293 (2005).</li><li>Hong, Y. C., Uhm, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Abatement+of+CF4+by+atmospheric-pressure+microwave+torch.">Abatement of CF4 by atmospheric-pressure microwave torch.</a> Phys. Plasma. 10 (8), 3410-3414 (2003).</li><li>Leins, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+Characterisation+of+a+Microwave-heated+Atmospheric+Plasma+Torch.">Development and Characterisation of a Microwave-heated Atmospheric Plasma Torch.</a> Plasma Process. Polym. 6, 227-232 (2009).</li><li>Alberts, L., Kaiser, M., Leins, M., Reiser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=&#252;ber+die+M&#246;glichkeit+des+Abbaus+von+C-haltigen+Abgasen+mit+atmosph&#228;rischen+Mikrowellen-Plasmen.">&#252;ber die M&#246;glichkeit des Abbaus von C-haltigen Abgasen mit atmosph&#228;rischen Mikrowellen-Plasmen.</a> Proc. UMTK, VDI-Berichte 2040 P3. , 217-221 (2008).</li><li>Leins, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Entwicklung+und+Charakterisierung+einer+Mikrowellen-Plasmaquelle+bei+Atmosph&#228;rendruck+f&#252;r+den+Abbau+von+VOC-haltigen+Abgasen.">Entwicklung und Charakterisierung einer Mikrowellen-Plasmaquelle bei Atmosph&#228;rendruck f&#252;r den Abbau von VOC-haltigen Abgasen.</a> Proc. UMTK, VDI-Berichte 2040 P3. , (2008).</li><li>Fridman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Plasma Chemistry. , (2008).</li><li>Azizov, R. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+nonequilibrium+plasma+chemical+process+of+decomposition+of+CO2+in+a+supersonic+SHF+discharge.">The nonequilibrium plasma chemical process of decomposition of CO2 in a supersonic SHF discharge.</a> Sov. Phys. Dokl. 28, 567-569 (1983).</li><li>Moisan, M., Zakrzewski, Z., Pantel, R., Leprince, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Waveguide-Based+Launcher+to+Sustain+Long+Plasma+Columns+Through+the+Propagation+of+an+Electromagnetic+Surface+Wave.">Waveguide-Based Launcher to Sustain Long Plasma Columns Through the Propagation of an Electromagnetic Surface Wave.</a> IEEE Transaction on Plasma Science. 3, 203-214 (1984).</li><li>Moisan, M., Pelletier, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Microwave Excited Plasmas. , (1992).</li><li>Moisan, M., Sauv&#233;, G., Zakrzewski, Z., Hubert, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+atmospheric+pressure+waveguide+fed+microwave+plasma+torch:+the+TIA+design.">An atmospheric pressure waveguide fed microwave plasma torch: the TIA design.</a> Plasma. Sources Sci. Technol. 3, 584-592 (1994).</li><li>Jin, Q., Zhu, C., Borer, M. W., Hieftje, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microwave+plasma+torch+assembly+for+atomic+emission+spectrometry.">A microwave plasma torch assembly for atomic emission spectrometry.</a> Spectorchim. Acta Part B. 46, 417-430 (1991).</li><li>Baeva, M., Pott, A., Uhlenbusch, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modelling+of+NOx+removal+by+a+pulsed+microwave+discharge.">Modelling of NOx removal by a pulsed microwave discharge.</a> Plasma Sources Sci. Technol. 11, 135-141 (2002).</li><li>Korzec, D., Werner, F., Winter, R., Engemann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaling+of+microwave+slot+antenna+(SLAN):+a+concept+for+efficient+plasma+generation.">Scaling of microwave slot antenna (SLAN): a concept for efficient plasma generation.</a> Plasma Sources Sci. Technol. 5, 216-234 (1996).</li><li>Tendero, C., Tixier, C., Tristant, P., Desmaison, J., Leprince, P. h. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atmospheric+pressure+plasmas:+A+review.">Atmospheric pressure plasmas: A review.</a> Spectorchimica Acta Part B. 61, 2-30 (2006).</li><li>Ehlbeck, J., Ohl, A., Maa&#223;, M., Krohmann, U., Neumann, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Moving+atmospheric+microwave+plasma+for+surface+and+volume+treatment.">Moving atmospheric microwave plasma for surface and volume treatment.</a> Surface and Coatings Technology. 174-175, 493-497 (2003).</li><li>Pipa, A. V., Andrasch, M., Rackow, K., Ehlbeck, J., Weltmann, K. -. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+microwave+volume+plasma+ignition+in+ambient+air.">Observation of microwave volume plasma ignition in ambient air.</a> Plasma Sources Sci. Technol. 21 (3), 035009 (2012).</li><li>Baeva, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Puls+microwave+discharge+at+atmospheric+pressure+for+NOx+decomposition.">Puls microwave discharge at atmospheric pressure for NOx decomposition.</a> Plasma Sources Sci. Technol. 11, 1-9 (2002).</li><li>Pott, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Experimentelle und theoretische Untersuchung gepulster Mikrowellenplasmen zur Abgasreinigung in Gemischen aus Stickstoff, Sauerstoff und Stickstoffmonoxid. , (2002).</li><li>Rackow, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave-based+characterization+of+an+athmospheric+pressure+microwave-driven+plasma+source+for+surface+treatment.">Microwave-based characterization of an athmospheric pressure microwave-driven plasma source for surface treatment.</a> Plasma Sources Sci. Technol. 20, 1-9 (2011).</li><li>Nowakowska, H., Jasinski, M., Mizeraczyk, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electromagnetic+field+distributions+waveguide-based+axial-type+microwave+plasma+source.">Electromagnetic field distributions waveguide-based axial-type microwave plasma source.</a> Eur. Phys. J. D. , 1-8 (2009).</li><li>Leins, M., Walker, M., Schulz, A., Schumacher, U., Stroth, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectroscopic+Investigation+of+a+Microwave-Generated+Atmospheric+Pressure+Plasma+Torch.">Spectroscopic Investigation of a Microwave-Generated Atmospheric Pressure Plasma Torch.</a> Contrib. Plasma Phys. 52 (7), 615-628 (1002).</li><li>Leins, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Development and Spectroscopic Investigation of a Microwave Plasma Source for the Decomposition of Waste Gases. , (2010).</li><li>Langbein, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Entwicklung und Optimierung eines mikrowellenbasierten Atmosph&#228;rendruck-Mikroplasmas f&#252;r lokale Oberfl&#228;chenbehandlungen. , (2008).</li><li>Kamm, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Spektroskopische Untersuchung eines Mikrowellen-Mikroplasma-Brenners. , (2011).</li><li>Weinrauch, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Spektroskopische Charakterisierung eines Mikrowellen-Mikroplasmabrenners f&#252;r die lokale Oberfl&#228;chenbehandlung. , (2012).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Il film presentato spiega come l&#39;accensione di un plasma a microonde pressione atmosferica senza accenditori supplementari può essere realizzato, i principi di base di questa torcia al plasma a microonde, la sua regolazione, il processo di accensione del plasma e del suo funzionamento stabile e continuo. Come descritto nell&#39;introduzione, esistono già diversi tipi di torce al plasma a microonde ma nessuno di quelli forniscono l&#39;accensione del plasma senza accenditori aggiuntivi e funzionamento plasma stabil...

Torce al plasma a microonde Pressione atmosferica offrono una varietà di applicazioni diverse. Da un lato possono essere utilizzati per i processi chimici di volume e dall&#39;altro loro plasma bagliore può essere applicata per il trattamento di superfici. Come trattamento di superficie elabora il trattamento per aumentare l&#39;adesione di colla, vernice o lacca o la decontaminazione o sterilizzazione di superfici può essere chiamato. Il plasma caldo e reattiva stesso può essere utilizzato per i processi di volume come la decomposizione del gas di scarico 1-7. Questi gas di scarico sono nocivi, contribuiscono al riscaldamento globale e difficilmente possono essere degradati convenzionale. Tuttavia, sono necessari nella coltivazione settori industriali quali il ramo semiconduttori. Altre applicazioni sono la sintesi chimica come la dissociazione di CO 2 di CO e O 2 o CH 4 di carbonio e idrogeno 8,9. L&#39;energia elettrica in eccesso da fonti rinnovabili può essere utilizzato per dissociarsi CO <sub&gt; 2 in CO e O 2. Il CO può essere ulteriormente elaborato per idrocarburi superiori che possono essere utilizzati come combustibili sintetici per il trasporto, come prodotti chimici di piattaforma per l&#39;industria chimica o lo stoccaggio chimico. Ci sono alcune torce al plasma a microonde, ma la maggior parte di loro hanno svantaggi: Hanno solo molto piccoli volumi di plasma, hanno bisogno di accenditori supplementari, hanno bisogno di raffreddamento del reattore al plasma o possono funzionare solo in modalità pulsata 10-18. La torcia al plasma a microonde presentato in questo film offre l&#39;accensione del plasma con la sola forza microonde fornito senza accenditori supplementari nonché un funzionamento stabile e continuo senza raffreddamento del reattore al plasma per una vasta gamma di parametri di funzionamento e può essere usato per tutte le applicazioni sopra menzionate. La torcia al plasma a microonde è basato su una combinazione di due risonatori: uno coassiale e una cilindrica. Il risonatore cilindrico ha una qualità bassa ed è operated in noto E 010 -mode con il campo elettrico massimo nel suo centro. Il risonatore coassiale si trova sotto il risonatore cilindrica ed è costituito da un ugello metallico mobile in combinazione con una fornitura di gas tangenziale. L&#39;elevata qualità del risonatore coassiale presenta una curva di risonanza molto stretta ma profonda. A causa della elevata qualità del risonatore coassiale un campo elettrico elevato può essere raggiunto che è necessaria per l&#39;accensione del plasma. Tuttavia, la qualità del risonatore coassiale è associato con una curva di risonanza molto stretta e quindi la frequenza di risonanza deve adattarsi perfettamente alla frequenza della microonda fornita. Poiché gli spostamenti di frequenza di risonanza dopo l&#39;accensione del plasma a causa della permittività del plasma, il forno non può più penetrare nel risonatore coassiale. Per il funzionamento continuo del plasma è necessario il risuonatore cilindrica con una qualità bassa e un&#39;ampia curva di risonanza. Una fornitura di gas assiale aggiuntiva tramite l&#39;ugello metallico del risonatore coassiale è possibile. Il plasma è acceso e confinato in un tubo trasparente alle microonde, ad esempio un tubo di quarzo. La permittività del tubo di quarzo influenza anche la frequenza di risonanza. Poiché il quarzo ha una permittività di&gt; 1, il volume del risonatore cilindrico è praticamente allargata che porta ad una frequenza di risonanza più bassa. Questo fenomeno deve essere considerato quando le dimensioni del risonatore cilindrico sono progettati. Una discussione dettagliata di come la frequenza di risonanza è influenzato dal tubo di quarzo inserito può essere trovato in riferimento 23. Se si utilizza un tubo di quarzo lungo e prolungato, questo può anche agire come camera di reazione per i processi di volume. Tuttavia, per trattamenti superficiali il plasma può anche essere una forma diversa da diversi tipi di orifizi. Il forno viene alimentato attraverso una guida d&#39;onda rettangolare dal magnetron. Per evitare l&#39;inquinamento acustico l&#39;uso di un basso ripple magnetron è consigliatoconclusa. Il magnetron che viene utilizzato nel film è uno basso ripple. Per l&#39;accensione del plasma viene utilizzato il risonatore coassiale alta qualità mentre un&#39;operazione stabile e continuo è fornito dal risonatore cilindrico. Per ottenere l&#39;accensione del plasma dal risonatore coassiale alta qualità la frequenza di risonanza del risonatore deve corrispondere perfettamente la frequenza della microonda fornita dal magnetron utilizzato. Poiché tutti i magnetron non emettono loro frequenza microonde esattamente alla frequenza nominale e poiché la frequenza dipende dalla potenza di uscita, il magnetron deve essere misurata con un analizzatore di spettro. La frequenza di risonanza del risonatore coassiale può essere regolata spostando l&#39;ugello metallico su e giù. Questa frequenza di risonanza può essere misurata e quindi rettificato per la frequenza di invio del magnetron utilizzato con un analizzatore di rete. Per raggiungere il campo elettrico alto sulla punta dell&#39;ugello, necessaria per l&#39;accensionedel plasma, un sintonizzatore tre stub è necessaria in aggiunta. Questo sintonizzatore tre stub è un componente microonde comunemente usato. Il sintonizzatore tre stub è montato tra la torcia al plasma a microonde ed il magnetron. Dopo la frequenza di risonanza del risonatore coassiale viene regolata, la potenza è massimizzata e la potenza riflessa minimizzato iterativamente i mozzi del sintonizzatore tre stub. Dopo aver regolato la frequenza di risonanza del risonatore coassiale oltre ad aver massimizzato le potenze in avanti mediante il sintonizzatore tre stub, il plasma della torcia al plasma a microonde può essere acceso quando la torcia al plasma a microonde è collegato ad un magnetron. Per l&#39;accensione del plasma una potenza minima microonde di circa 0,3 a 1 kW è sufficiente. Il plasma accende nel risonatore coassiale. Dopo l&#39;accensione del plasma della frequenza di risonanza del risonatore coassiale è spostata a causa della permittività dielettrica del plasma e il forno a microonde non puòpenetrano più nel risonatore coassiale. Così, gli interruttori plasma dal modo coassiale nel suo modo cilindrico molto più esteso bruciare liberamente piedi sopra l&#39;ugello metallico al centro del risonatore cilindrico. Poiché la qualità della modalità cilindrica è molto bassa e quindi presenta un&#39;ampia curva di risonanza, il forno può ancora penetrare nel risonatore cilindrica nonostante lo spostamento della frequenza di risonanza a causa della permittività dielettrica del plasma. Così, un funzionamento continuo e stabile del plasma nella modalità cilindrica è fornito dalla torcia al plasma a microonde. Tuttavia, per raggiungere un completo assorbimento della potenza fornita microonde, gli stub dei tre sintonizzatore stub devono essere riadattato. Altrimenti la potenza delle microonde fornita non è completamente assorbito dal plasma, ma una certa percentuale della microonda fornita viene riflessa e assorbita dal carico dell&#39;acqua. Per esaminare l&#39;accensione del plasma nel coassialimodalità e quindi la sua transizione in modalità cilindrica estesa, l&#39;accensione del plasma è osservato da una telecamera ad alta velocità. Il film presentato mostrerà come viene misurata la dipendenza dalla frequenza del magnetron, la frequenza di risonanza del risonatore coassiale viene regolata, come viene massimizzata la potenza e come il plasma viene acceso dalla potenza fornita microonde. La registrazione della videocamera ad alta velocità è indicata pure.

<table><tbody><tr><td>2 kW magnetron</td><td>Muegge&amp;nbsp;</td><td>MH2000S 211BA</td><td></td></tr><tr><td>2 kW power supply</td><td>Muegge&amp;nbsp;</td><td>ML2000D-111TC</td><td></td></tr><tr><td>insulator - circulator with water load</td><td>Muegge&amp;nbsp;</td><td>MW1003A-210EC</td><td></td></tr><tr><td>water load</td><td>Muegge&amp;nbsp;</td><td>MW1002E-260EC</td><td></td></tr><tr><td>three stub tuner</td><td>Muegge&amp;nbsp;</td><td>MW2009A-260ED</td><td></td></tr><tr><td>orifices</td><td>homemade</td><td></td><td></td></tr><tr><td>microwave plasma torch</td><td>homemade</td><td></td><td></td></tr><tr><td>spectrum analyzer</td><td>Agilent</td><td>E4402B</td><td></td></tr><tr><td>network analyzer</td><td>Anritsu</td><td>MS4662A</td><td></td></tr><tr><td>calibration kit</td><td>Anritsu</td><td>model 3753</td><td></td></tr><tr><td>directional coupler</td><td>homemade</td><td></td><td></td></tr><tr><td>20 dB attenuator</td><td>Weinschee engineering</td><td>20 dB AA57u8</td><td></td></tr><tr><td>coaxial to rectangular wave guide transition</td><td>Muegge&amp;nbsp;</td><td>MW5002A-260YD</td><td></td></tr><tr><td>adaptor 7-16 to N connector</td><td>Teleg&amp;auml;rtner</td><td>7-16/N Adaptor</td><td></td></tr><tr><td>coaxial cable</td><td>Rosenberger Hochfrequenztechnik</td><td>LU7_070_800</td><td></td></tr><tr><td>high speed camera</td><td>Photron</td><td>fastcam SA5</td><td></td></tr><tr><td>lens</td><td>Revueflex</td><td>makro revuenon 1:3.5/28mm</td><td></td></tr><tr><td>local gas ventilation</td><td>Industrievertrieb Henning</td><td>ACD220</td><td></td></tr><tr><td>UV protection glasses</td><td>uvex</td><td>HC-F9178265</td><td></td></tr><tr><td>microwave leakage tester</td><td>conrad electronic</td><td>not available</td><td></td></tr><tr><td>microwave survey meter</td><td>Holaday industries inc.</td><td>81273</td><td></td></tr></tbody></table>

how to ignite an atmospheric pressure microwave plasma torch without any additional igniters

Questo film mostra come una torcia al plasma a pressione atmosferica può essere incendiato da potenza a microonde senza accenditori supplementari. Dopo l&#39;accensione del plasma, un funzionamento stabile e continuo del plasma è possibile e la torcia al plasma può essere utilizzato per svariate applicazioni. Da un lato, la vasca (3.600 K temperatura gas) plasma può essere utilizzato per processi chimici e dall&#39;altro bagliore fredda (temperature fino a quasi RT) possono essere applicati per processi di superficie. Per esempio sintesi chimiche sono processi di volume interessanti. Qui la torcia al plasma a microonde può essere utilizzato per la decomposizione di gas di scarico nocivi e contribuiscono al riscaldamento globale, ma sono necessari come incisione gas nella coltivazione settori industriali come il ramo semiconduttori. Un&#39;altra applicazione è la dissociazione di CO 2. Energia elettrica Surplus da fonti energetiche rinnovabili può essere utilizzato per dissociarsi CO 2 di CO e O 2. Il CO può essere ulteriormente protrasformati ad idrocarburi superiori gassosi o liquidi fornendo così stoccaggio chimico dell&#39;energia, combustibili sintetici o chimici piattaforma per l&#39;industria chimica. Applicazioni del bagliore della torcia al plasma sono il trattamento di superfici per aumentare l&#39;adesione di lacca, colla o vernice, e la sterilizzazione o decontaminazione di diversi tipi di superfici. Il film spiega come accendere il plasma esclusivamente dalla potenza microonde senza accenditori supplementari, ad esempio, scintille elettriche. La torcia al plasma a microonde è basato su una combinazione di due risonatori - uno coassiale che fornisce l&#39;accensione del plasma e una cilindrica che garantisce un funzionamento continuo e stabile del plasma dopo l&#39;accensione. Il plasma può essere utilizzato in un tubo lungo microonde trasparente per i processi di volume o formate da orifizi per scopi di trattamento superficiale.

<html> Per fornire un&#39;accensione plasma senza accenditori supplementari così come un&#39;operazione plasma stabile e continuo un risonatore coassiale di alta qualità con una frequenza di risonanza registrabile è stato combinato con un risonatore bassa cilindrica qualità ad una torcia al plasma a microonde. Lo schema della torcia al plasma è presentato nella figura 3. Il plasma è confinato in un tubo trasparente alle microonde, qui un tubo di quarzo. Questo tubo può agire come una camera di rea...

Watch this Scientific Journal Video about How to Ignite an Atmospheric Pressure Microwave Plasma Torch without Any Additional Igniters at JoVE.com

How to Ignite an Atmospheric Pressure Microwave Plasma Torch without Any Additional Igniters

This movie shows how an atmospheric plasma torch can be ignited by microwaves with no additional igniters and provides a stable and continuous plasma operation suitable for plenty of applications.

Come Ignite una Pressione atmosferica Microonde torcia al plasma senza alcuna accenditori supplementari

This movie shows how an atmospheric pressure plasma torch can be ignited by microwave power with no additional igniters. After ignition of the plasma, a ...

how-to-ignite-an-atmospheric-pressure-microwave-plasma-torch-without

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Engineering

19.5K Views.  University of Stuttgart. This movie shows how an atmospheric plasma torch can be ignited by microwaves with no additional igniters and provides a stable and continuous plasma operation suitable for plenty of applications. 

Video: How to Ignite an Atmospheric Pressure Microwave Plasma Torch without Any Additional Igniters

Flame Experiments at the Advanced Light Source: New Insights into Soot Formation Processes

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics Beamline of the Advanced Light Source (ALS) of the Lawrence Berkeley National Laboratory1-4. This video demonstrates how the complex chemical structures of laboratory-based model flames are analyzed using flame-sampling mass spectrometry with tunable synchrotron-generated vacuum-ultraviolet (VUV) radiation. This experimental approach combines isomer-resolving capabilities with high sensitivity and a large dynamic range5,6. The first part of the video describes experiments involving burner-stabilized, reduced-pressure (20-80 mbar) laminar premixed flames. A small hydrocarbon fuel was used for the selected flame to demonstrate the general experimental approach. It is shown how species&#8217; profiles are acquired as a function of distance from the burner surface and how the tunability of the VUV photon energy is used advantageously to identify many combustion intermediates based on their ionization energies. For example, this technique has been used to study gas-phase aspects of the soot-formation processes, and the video shows how the resonance-stabilized radicals, such as C3H3, C3H5, and i-C4H5, are identified as important intermediates7. The work has been focused on soot formation processes, and, from the chemical point of view, this process is very intriguing because chemical structures containing millions of carbon atoms are assembled from a fuel molecule possessing only a few carbon atoms in just milliseconds. The second part of the video highlights a new experiment, in which an opposed-flow diffusion flame and synchrotron-based aerosol mass spectrometry are used to study the chemical composition of the combustion-generated soot particles4. The experimental results indicate that the widely accepted H-abstraction-C2H2-addition (HACA) mechanism is not the sole molecular growth process responsible for the formation of the observed large polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs).

Gas sampling from laboratory-scale flames with online analysis of all species by mass spectrometry is a powerful method to investigate the complex mixture of chemical compounds occurring during combustion processes. Coupled with tunable soft ionization via synchrotron-generated vacuum-ultraviolet radiation, this technique provides isomer-resolved information and potentially fragment-free mass spectra.

Esperimenti di fiamma alla Advanced Light Source: nuove informazioni sui processi fuliggine Formazione

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics ...

Ricerca

Ingegneria

Simultaneous Synthesis of Single-walled Carbon Nanotubes and Graphene in a Magnetically-enhanced Arc Plasma

Carbon nanostructures such as single-walled carbon nanotubes (SWCNT) and graphene attract a deluge of interest of scholars nowadays due to their very promising application for molecular sensors, field effect transistor and super thin and flexible electronic devices1-4. Anodic arc discharge supported by the erosion of the anode material is one of the most practical and efficient methods, which can provide specific non-equilibrium processes and a high influx of carbon material to the developing structures at relatively higher temperature, and consequently the as-synthesized products have few structural defects and better crystallinity.
 To further improve the controllability and flexibility of the synthesis of carbon nanostructures in arc discharge, magnetic fields can be applied during the synthesis process according to the strong magnetic responses of arc plasmas. It was demonstrated that the magnetically-enhanced arc discharge can increase the average length of SWCNT 5, narrow the diameter distribution of metallic catalyst particles and carbon nanotubes 6, and change the ratio of metallic and semiconducting carbon nanotubes 7, as well as lead to graphene synthesis 8. 
 Furthermore, it is worthwhile to remark that when we introduce a non-uniform magnetic field with the component normal to the current in arc, the Lorentz force along the J&times;B direction can generate the plasmas jet and make effective delivery of carbon ion particles and heat flux to samples. As a result, large-scale graphene flakes and high-purity single-walled carbon nanotubes were simultaneously generated by such new magnetically-enhanced anodic arc method. Arc imaging, scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM) and Raman spectroscopy were employed to analyze the characterization of carbon nanostructures. These findings indicate a wide spectrum of opportunities to manipulate with the properties of nanostructures produced in plasmas by means of controlling the arc conditions.

Anodic arc discharge is one of the most practical and efficient methods to synthesize various carbon nanostructures. To increase the arc controllability and flexibility, a non-uniform magnetic field was introduced to process the one-step synthesis of large-scale graphene flakes and high-purity single-walled carbon nanotubes.

Sintesi simultanea di nanotubi a parete singola carbonio e del grafene in un Plasma Arc magneticamente avanzata

Carbon nanostructures such as single-walled carbon nanotubes (SWCNT) and graphene attract a deluge of interest of scholars nowadays due to their very ...

Bioingegneria

Experimental Methods of Dust Charging and Mobilization on Surfaces with Exposure to Ultraviolet Radiation or Plasmas

Electrostatic dust transport has been hypothesized to explain a number of observations of unusual planetary phenomena. Here, it is demonstrated using three recently developed experiments in which dust particles are exposed to thermal plasma with beam electrons, beam electrons only, or ultraviolet (UV) radiation only. The UV light source has a narrow bandwidth in wavelength centered at 172 nm. The beam electrons with the energy of 120 eV are created with a negatively biased hot filament. When the vacuum chamber is filled with the argon gas, a thermal plasma is created in addition to the electron beam. Insulating dust particles of a few tens of microns in diameter are used in the experiments. Dust particles are recorded to be lofted to a height up to a few centimeters with a launch speed up to 1 m/s. These experiments demonstrate that photo and/or secondary electron emission from a dusty surface changes the charging mechanism of dust particles. According to the recently developed &#34;patched charge model&#34;, the emitted electrons can be re-absorbed inside microcavities between neighboring dust particles below the surface, causing the accumulation of enhanced negative charges on the surrounding dust particles. The repulsive forces between these negatively charged particles may be large enough to mobilize and lift them off the surface. These experiments present the advanced understanding of dust charging and transport on dusty surfaces, and laid a foundation for future investigations of its role in the surface evolution of airless planetary bodies.

Dust charging and mobilization is demonstrated in three experiments with exposure to thermal plasma with beam electrons, beam electrons only, or ultraviolet (UV) radiation only. These experiments present the advanced understanding of electrostatic dust transport and its role in shaping the surfaces of airless planetary bodies.

Metodi sperimentali di polvere carica e mobilitazione sulle superfici con l'esposizione a radiazione ultravioletta o plasmi

Electrostatic dust transport has been hypothesized to explain a number of observations of unusual planetary phenomena. Here, it is demonstrated using ...

Ambiente

Emission Spectroscopic Boundary Layer Investigation during Ablative Material Testing in Plasmatron

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution for future high-speed reentry missions. But despite the advancements made since Apollo, heat flux prediction remains an imperfect science and engineers resort to safety factors to determine the TPS thickness. This goes at the expense of embarked payload, hampering, for example, sample return missions. 
Ground testing in plasma wind-tunnels is currently the only affordable possibility for both material qualification and validation of material response codes. The subsonic 1.2MW Inductively Coupled Plasmatron facility at the von Karman Institute for Fluid Dynamics is able to reproduce a wide range of reentry environments. This protocol describes a procedure for the study of the gas/surface interaction on ablative materials in high enthalpy flows and presents sample results of a non-pyrolyzing, ablating carbon fiber precursor. With this publication, the authors envisage the definition of a standard procedure, facilitating comparison with other laboratories and contributing to ongoing efforts to improve heat shield reliability and reduce design uncertainties.
The described core techniques are non-intrusive methods to track the material recession with a high-speed camera along with the chemistry in the reactive boundary layer, probed by emission spectroscopy. Although optical emission spectroscopy is limited to line-of-sight measurements and is further constrained to electronically excited atoms and molecules, its simplicity and broad applicability still make it the technique of choice for analysis of the reactive boundary layer. Recession of the ablating sample further requires that the distance of the measurement location with respect to the surface is known at all times during the experiment. Calibration of the optical system of the applied three spectrometers allowed quantitative comparison. At the fiber scale, results from a post-test microscopy analysis are presented.

Development of new ablative materials and their numerical modeling requires extensive experimental investigation. This protocol describes procedures for material response characterization in plasma flows with the core techniques being non-intrusive methods to track the material recession along with the chemistry in the reactive boundary layer by emission spectroscopy.

Emissione spettroscopica Boundary Investigation strato durante ablativo Material Testing in Plasmatron

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution ...

Non-equilibrium Microwave Plasma for Efficient High Temperature Chemistry

A flowing microwave plasma based methodology for converting electric energy into internal and/or translational modes of stable molecules with the purpose of efficiently driving non-equilibrium chemistry is discussed. The advantage of a flowing plasma reactor is that continuous chemical processes can be driven with the flexibility of startup times in the seconds timescale. The plasma approach is generically suitable for conversion/activation of stable molecules such as CO2, N2 and CH4. Here the reduction of CO2 to CO is used as a model system: the complementary diagnostics illustrate how a baseline thermodynamic equilibrium conversion can be exceeded by the intrinsic non-equilibrium from high vibrational excitation. Laser (Rayleigh) scattering is used to measure the reactor temperature and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) to characterize in situ internal (vibrational) excitation as well as the effluent composition to monitor conversion and selectivity.

This article describes a flowing microwave reactor that is used to drive efficient non-equilibrium chemistry for the application of conversion/activation of stable molecules such as CO2, N2 and CH4. The goal of the procedure described here is to measure the in situ gas temperature and gas conversion.

Plasma microonde non equilibrato per una chimica ad alta temperatura efficiente

A flowing microwave plasma based methodology for converting electric energy into internal and/or translational modes of stable molecules with the purpose ...

Chimica

An Atmospheric Pressure Plasma Setup to Investigate the Reactive Species Formation

Non-thermal atmospheric pressure (&#39;cold&#39;) plasmas have received increased attention in recent years due to their significant biomedical potential. The reactions of cold plasma with the surrounding atmosphere yield a variety of reactive species, which can define its effectiveness. While efficient development of cold plasma therapy requires kinetic models, model benchmarking needs empirical data. Experimental studies of the source of reactive species detected in aqueous solutions exposed to plasma are still scarce. Biomedical plasma is often operated with He or Ar feed gas, and a specific interest lies in investigation of the reactive species generated by plasma with various gas admixtures (O2, N2, air, H2O vapor, etc.) Such investigations are very complex due to difficulties in controlling the ambient atmosphere in contact with the plasma effluent. In this work, we addressed common issues of &#39;high&#39; voltage kHz frequency driven plasma jet experimental studies. A reactor was developed allowing the exclusion of ambient atmosphere from the plasma-liquid system. The system thus comprised the feed gas with admixtures and the components of the liquid sample. This controlled atmosphere allowed the investigation of the source of the reactive oxygen species induced in aqueous solutions by He-water vapor plasma. The use of isotopically labelled water allowed distinguishing between the species originating in the gas phase and those formed in the liquid. The plasma equipment was contained inside a Faraday cage to eliminate possible influence of any external field. The setup is versatile and can aid in further understanding the cold plasma-liquid interactions chemistry.

An experimental setup was created for the helium-operated kHz frequency plasma jet. The setup includes a cage for the plasma power supply and jet and an in-house built reactor to monitor plasma-induced reactive species without the interference of the ambient atmosphere.

Una configurazione plasma a pressione atmosferica per Indagare sulla formazione reattiva Specie

Non-thermal atmospheric pressure (&#39;cold&#39;) plasmas have received increased attention in recent years due to their significant biomedical potential. ...

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

In recent years, non-thermal atmospheric pressure plasmas have been used extensively for surface treatments, in particular, due to their potential in biological applications. However, the scientific results often suffer from reproducibility problems due to unreliable plasma conditions as well as complex treatment procedures. To address this issue and provide a stable and reproducible plasma source, the COST-Jet reference source was developed.
In this work, we propose a detailed protocol to perform reliable and reproducible surface treatments using the COST reference microplasma jet (COST-Jet). Common issues and pitfalls are discussed, as well as the peculiarities of the COST-Jet compared to other devices and its advantageous remote character. A detailed description of both solid and liquid surface treatment is provided. The described methods are versatile and can be adapted for other types of atmospheric pressure plasma devices.

This protocol is presented to characterize the setup, handling, and application of the COST-Jet for the treatment of diverse surfaces such as solids and liquids.

Trattamento di superfici con plasma a pressione atmosferica fredda utilizzando il COST-Jet

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

Building Langmuir Probes and Emissive Probes for Plasma Potential Measurements in Low Pressure, Low Temperature Plasmas

Langmuir probes have long been used in experimental plasma physics research as the primary diagnostic for particle fluxes (i.e., electron and ion fluxes) and their local spatial concentrations, for electron temperatures, and for electrostatic plasma potential measurements, since its invention by Langmuir in the early 1920s. Emissive probes are used for measuring plasma potentials. The protocols exhibited in this work serve to demonstrate how these probes may be built for use in a vacuum chamber in which a plasma discharge may be confined and sustained. This involves vacuum techniques for building what is essentially an electrical feedthrough, one that is rotatable and translatable. Certainly, complete Langmuir probe systems may be purchased, but they can also be built by the user at considerable cost savings, and at the same time be more directly adapted to their use in a particular experiment. We describe the use of Langmuir probes and emissive probes in mapping the electrostatic plasma potential from the body of the plasma up to the sheath region of a plasma boundary, which in these experiments&#160;is created by a negatively biased electrode immersed within the plasma, in order to compare the two diagnostic techniques and assess their relative advantages and weaknesses. Although Langmuir probes have the advantage of measuring the plasma density and electron temperature most accurately, emissive probes can measure electrostatic plasma potentials more accurately throughout the plasma, up to and including the sheath region.

The main goal of this work is to make it easier for research groups unfamiliar with Langmuir probes and emissive probes to use them as plasma diagnostics, especially near plasma boundaries. We do this by demonstrating how to build the probes from readily available materials and supplies.

Costruzione di sonde Langmuir e sonde emissive per la misura del potenziale di plasma in plasmi a bassa pressione e bassa temperatura

Langmuir probes have long been used in experimental plasma physics research as the primary diagnostic for particle fluxes (i.e., electron and ion fluxes) ...

Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy: Principle

Inductively coupled plasma (ICP) is the most widely used plasma source in atomic emission spectroscopy (AES), also known as Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy (ICP-OES). The ICP source, or torch, consists of three concentric quartz tubes with argon gas flowing through them. A spark from a Tesla coil initiates the ionization of argon, generating a high-temperature plasma.
The ions and electrons produced interact with the fluctuating magnetic field created by a water-cooled induction coil powered by a radio-frequency generator. This interaction leads to ohmic heating, forming a high-temperature plasma and providing an optimal environment for elemental analysis. Sample introduction in ICP-AES can be achieved using different methods, such as a concentric glass nebulizer or electrothermal vaporization. In the former, the sample is transported by the Bernoulli effect with the help of high-velocity argon gas, forming fine droplets that enter the plasma. In the latter, the sample is vaporized in a furnace before being introduced into the plasma via a stream of argon.
Configurations for ICP spectrometers include radial or axial viewing. Horizontally oriented, axially viewed plasma is ideal for high-sensitivity analyses. It features a unique cooled cone interface (CCI) that prevents the optics from considering the cooler plasma tail, reducing interferences and improving the system&#39;s tolerance to high dissolved solids. Vertically oriented, radially viewed plasma is suitable for challenging applications, such as the analysis of oils, organic solvents, geological/metal digests, and high total dissolved solids (TDS) solutions.
Isothermal contours depict the range of temperatures experienced by sample atoms in the plasma during their residence time before reaching the observation point. This results in more complete atomization and fewer chemical interferences. The ICP source in AES offers numerous advantages, including chemically inert atomization, uniform temperature distribution, linear calibration curves over a wide range of concentrations, and significant ionization, making it an excellent choice for ICP-MS applications.

Spettroscopia di emissione atomica al plasma accoppiato induttivamente: principio

Inductively coupled plasma (ICP) is the most widely used plasma source in atomic emission spectroscopy (AES), also known as Inductively Coupled Plasma ...

Come Ignite una Pressione atmosferica Microonde torcia al plasma senza alcuna accenditori supplementari

Riepilogo

Esplora Altri Video

Capitoli in questo video

Esperimenti di fiamma alla Advanced Light Source: nuove informazioni sui processi fuliggine Formazione

Sintesi simultanea di nanotubi a parete singola carbonio e del grafene in un Plasma Arc magneticamente avanzata

Metodi sperimentali di polvere carica e mobilitazione sulle superfici con l'esposizione a radiazione ultravioletta o plasmi

Emissione spettroscopica Boundary Investigation strato durante ablativo Material Testing in Plasmatron

Plasma microonde non equilibrato per una chimica ad alta temperatura efficiente

Una configurazione plasma a pressione atmosferica per Indagare sulla formazione reattiva Specie

Trattamento di superfici con plasma a pressione atmosferica fredda utilizzando il COST-Jet

Costruzione di sonde Langmuir e sonde emissive per la misura del potenziale di plasma in plasmi a bassa pressione e bassa temperatura

Spettroscopia di emissione atomica al plasma accoppiato induttivamente: principio

Spettroscopia di emissione atomica al plasma accoppiato induttivamente: principio