The authors thank Chris Mortimer, Chris Rhodes (Department of Chemistry workshops) and Kari Niemi (York Plasma Institute) for their help with the equipment. The work was supported by the Leverhulme Trust (grant No. RPG-2013-079) and EPSRC (EP/H003797/1 &amp; EP/K018388/1).

1. 플라즈마 설정 차폐 <ol><li> 전원 공급 전압 / 전류 측정기, 전원 케이블, 플라즈마 전극, 플라즈마 제트 등 : 케이지 안에 전기 환경의 모든 부분을 위치 </li><li> 라이브 전극 것으로, 접지 전극과 각각의 케이블이 서로 또는 금속 메쉬와 접촉하지 않도록 케이지 내의 공간이 충분한 지 확인합니다. </li><li> 플라즈마 운전 중에 고압 전극에서 전기 충격의 위험을 피하기 위해, 플라즈마 전원에 접속 인터록와 케이지를 착용. </li><li> 플라즈마 작업 중단없이 매개 변수의 변경을 허용하도록 케이스의 외면에 전압 및 주파수 제어를 놓는다. </li><li> 접지 모든 금속 메쉬 케이지와 지구 결합 플러그에 배선에 의해 케이지 자체 내에서 지원한다. </li></ol> 2. 방전 매개 변수 <ol><li> 접지 전극 오 아래의 라이브 전극의 위치를N 유리관 (즉, 관 노즐에 가깝게). </li><li> 동작 전압을 측정하고, 리턴 전류를 모니터링하기 위해 순환 전류 프로브를 통해 상기 접지 전극을 통과하는, 플라즈마 전원에 전압 프로브를 연결한다. </li><li> 전류, 전압 및 플라즈마 동작 주파수 (전류 또는 전압 프로브 중 하나에 의해 결정)을 모니터링하는 오실로스코프에 전압 및 전류 프로브를 모두 연결한다. </li><li> 질량 흐름 제어기 (MFC의)을 사용하여 2 SLM에 유리관을 통해 가스의 흐름을 설정한다. </li><li> 플라즈마 전원을 켜서 통과하는 공급 기체 헬륨 유리관의 플라즈마 점화. 프로브로부터 판독하여, 각각 18 kV의 25 kHz로 방전 전압 및 주파수를 설정한다. 주 : 파라미터 변화 방전 모든 실험에서 가장 높은 분자량 콘텐츠 발생되는 최소 전압과 주파수를 결정하기 위해 수행된다. 일분자 함량 증가 전자는 플라즈마 점화 할에 대한 더 높은 전압을 필요로한다. 높은 전압 따라서 액체 시료 증발 증가로 이어지는 플라즈마 상당한 가스 온도가 증가 될 수 있습니다. </li><li> 모든 실험에서 일정한 전압을 유지합니다. </li></ol> 3. 공급 가스에 혼화제를 소개합니다 <ol><li> T 자 커넥터를 사용하여 주요 공급 가스 배관에 두 번째 MFC를 연결합니다. </li><li> 공급 가스에 수증기를 추가하려면, 메쉬 케이지의이 드레 플라스크 (측면 상단이나에) 외부에 물이 가득하고 위치를 통해 헬륨의 MFC-규제 흐름을. </li><li> 공급 가스의 흐름을 분할하여 채도의 원하는 레벨을 얻었다. 물 (H 2 O 16)과이 드레 플라스크를 통해 가스 유동 (200 SCCM)의 10 %가 직접 공급 가스의 10 % 포화를 달성했다. </li><li> T 개의 커넥터를 사용하여,의 90 % (1,800 SCCM)와 함께이 완전히 수증기 포화 가스를 결합건조 가스의 흐름. </li></ol> 4. 원자로 <ol><li> 두 부분으로 상하로 이루어진 유리 반응기를 준비한다. 배기관과의 하부를 착용. </li><li> 플라즈마 제트의 노즐에 유리 반응기를 놓습니다. </li><li> 반응기의 상부에 개구 내부 고무 그로밋에 플라즈마 제트 노즐을 삽입한다. </li><li> 스탠드 위에 우물 형 저장조로 이루어진 용기를 준비한다. 스탠드 및 유전체 재료 (예를 들면, 유리, 석영 유리)에서 잘 모두 확인합니다. </li><li> 이 제트의 노즐로부터 플라즈마 배출물에 노출되도록 반응 용기 내의 시료 용기를 배치했다. </li><li> 샘플 용기 내부의 액체 H 2 17 O 샘플을 넣습니다. 히드 록실 라디칼의 검출을 위해, 5,5- 디메틸 -1- pyrroline-의 N 옥 시드 (DMPO)를 스핀 트랩의 용액을 (5.1 참조)를 사용한다. 참고 : 스핀 트랩의 선택뿐만 아니라 액체 샘플의 선택 닷컴ponents 조사 특정 종에 따라 달라집니다. 예를 들어, • OH 라디칼의 소스 (16) H 2 O / H 2 O (17) 및 DMPO 스핀 트랩을 사용하여 연구된다. • H 라디칼의 소스는 라디칼 • H 감응 표기는 H 2 O / D 2 O (가스 및 액체). N의 -tert- 부 부틸 α-phenylnitrone (PBN)의 사용을 필요로한다. 그는의 경우는 H 2 O 증기로 플라즈마에서 DMPO 대부분 DMPO-OH 부가 물 (15)을 형성하는 동안, 그것은 주로 트랩 수소 라디칼에 나타내었다. </li><li> 지상 유리 표면 접촉을 통해 두 개의 원자로 부품을 연결합니다. </li></ol> 5. 스핀 급진적 종의 트래핑 <ol><li> 필요한 농도 선택한 스핀 트랩의 솔루션을 준비합니다. 수용액의 경우, 탈 이온수를 사용합니다. (예 : DMPO 등) 니트 론 스핀 트랩 들어, 100 mM의 농도를 사용합니다. </li><li> 30 초 동안 공급 가스 (2 SLM)와 함께 반응기 사전 세척. </li><li> IGN플라즈마 ITE (2.5 참조), 일정 시간 기간 (예, 60 초)에 혈장 유출에 액체 시료를 노출. </li><li> 필요한 노출 시간 후, 플라즈마 전원을 끄고 반응기를 연다. 반응기로부터 샘플 용기를 제거합니다. </li><li> 샘플을 수집하고 전자 상자성 공명 분광법 (EPR) (15)를 사용하여 분석 할 수 있습니다. </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

여기서, 우리는 자체 내장 대기압 플라즈마 설정의 사용을 입증한다. 금속 메쉬 케이지는 플라즈마 - 유도 필드에 의해 발생 가능한 간섭 및 / 또는 손상으로부터 가까운 민감한 장비를 보호하는 동시에 외부 필드에서 최소로 간섭 재생 가능한 플라즈마 상태를 달성하도록 돕는다. 설정의 차폐 (caging)가 운영하는 플라즈마의 전기적 특성의 유형에 따라 달라집니다. 목적은 플라즈마 동작에 외부 간섭의 유무를 확인하고 주변 기기와 간섭 플라즈마 필드를 방지하는 것이다. 이때 메쉬 사이즈는하지만, 감소 된 메쉬 크기가 다른 플라즈마 필요할 수있다 22mm이다. 플라즈마 동작 파라미터는 전압 및 오실로스코프에 접속 된 전류 프로브를 사용하여 제어 하였다. 고전압 프로브의 도입이 크게 전기적 환경을 변경하고, 따라서 프로브는 전기 시스템의 일부가 될 수 있어야하고 단정실험 전체에 걸쳐 동일한 방식 ioned. 샘플 및 플라즈마 젯 봉입 유리 반응기의 사용은 반응 시스템에서 종종 알려지지 조성물의 주위의 분위기의 배제를 허용한다. 제시된 결과 (하기 참조 문헌)에서, 상기 플라즈마에 노출 유출 수성 샘플 플라즈마 유도 된 반응성 산소 종의 소스를 결정하는데 사용 하였다. 액체 물 분자와 원료 가스 (증기)에서 물이 구별 될 수 있다면 이러한 조사 할 수있다. 히드 록실 라디칼은 동위 원소로 표지 된 물을 도입하고, 가스 상태 또는 액체 상태의 물 분자로 형성되었는지 여부를 결정하기 위해 : H 액체 매질로서 2 17 O, 공급 가스 중의 H 2 16 O 증기. 가상 실험 개방 분위기에서 실시 된 경우에는 두 단계로 구별하여 주변 공기 내의 수증기의 존재에 의해 방해되었을 것이다.주변 환경의 영향을 최소화하는 다른 방법은 플라즈마 유출로 대기로부터 종의 확산은 차폐 가스 (17)를 사용하는 것을 방지하고있는 문헌에서 입증되었다. 차폐 가스 (N 2 O 2) 알려진 성분 (18)와 가스 커튼을 만듭니다. 이 논문에서 제시 반응기 (수증기)을 대기 성분의 영향을 제거 할 수있는 간단한 방법이고, 추가로 가스의 흐름을 도입하지 않고 다른 플라즈마 제트와 함께 사용될 수있다. • OH 라디칼과 마찬가지로, H 라디칼 •의 소스는 D 2 O / H 2 O 시스템을 이용하여 결정될 수있다. 이와 같이 저렴 D 2 O는 증기로서 공급 가스로 도입 될 수있다. H 2 O의 증기와 가스의 포화 전에이 드레 플라스크의 무게에 의해 상기 가스 흐름 throu 버블 링 한 후 측정 하였다그것을 GH. 가스의 상대 습도 (즉, 포화)가 증발되는 물의 양 및 통과 가스의 부피에 의해 계산된다. 오랜 실험에서이 드레 플라스크 내의 액체의 온도로 인해 증발로 감소 좋다. 상대 습도는 특정 온도에 대해 계산된다. 계산 된 값은, 상기 공급 가스의 상대 습도를 결정하기 위해 문헌 19와 비교된다. 우리는 실험적으로 물 충전이 드레 통해 그 최대 2 SLM의 흐름을 완전히 플라스크 수증기 가스를 포화 것을 발견 하였다. 그러나, 증가 된 유속은 완전 포화위한 액체 가스의 충분한 체류 시간을 허용 할 수 없습니다. 다른 포화 기술이 요구 될 수있다. 또 다른 도전 과제는 어떠한 주변 공기가 시스템에 존재하지 않는 것을 보장한다. 반응기 잔류 공기를 제거하기 위해 원료 가스가 미리 플러시된다.사전 세척하는 데 필요한 시간은 반응기의 용적과 공급 가스의 흐름에 의존한다. 이러한 헬륨 공급 가스 플라즈마 시스템과 같은 시스템에 외부 외기 유입과 확산의 유무는 없음 • 라디칼 트래핑 반응을 사용하지 않고 시험 할 수있다. N 2 O 플라즈마에서 공기의 2 분자에 의해 생성 된 산화 질소는 (MGD) 2 철의 라디칼 부가 2+ 착체 20 (MGD = N D 메틸 글루 카민 디티 오 카르 바 메이트)으로 EPR에 의해 검출 될 수있다. 공기의 완전한 결핍의 경우, 부가 물의 EPR 시그널은 관찰되지 않는다. 반응기 외부에서 물 분자의 부재는 다음 실험에 의해 입증 될 수있다. D 2 O의 액체 시료를 건조 원료 가스 플라즈마에 노출된다. 노광 후 샘플의 NMR 분석은 노광시 액체 반입 H 2 O의 양을 보여준다. 이것은 tubin 잔류 H 2 O의 양을 추정 할 수 있도록g는 실험에 공급 가스 (15)를 위해 사용된다. 샘플 용기 디자인 실험 연구에서 매우 중요하다. 먼저, 우리는 플라스틱 및 유리 마이크로 원심 튜브를 사용하여 시도 하였다. 함께 비교적 높은 플라즈마 공급 가스의 흐름과 함께, 개구의 직경이 작은 주변 공기가 microcentrifuge 관을 통과시키지 않는다. 그러나,이 많은 단점이있다. 플라즈마는 아치와 microcentrifuge 관의 가장자리 근처에 큰 온도 상승을 나타내었다. 액체에 기체 상태의 종의 전달로 인해 다른 기체 상 동성 및 액체 시료의 낮은 표면적 (큰 부피)에도 상당히 비효율적이었다. 따라서, 액체 시료의 표면적은 액체 샘플 기상에서 반응 종의 전달에 중요하다. 이 단명 라디칼 특히 중요합니다. 액체 샘플 용기 따라서 노출 할 수 있도록 설계되어야액체는 효과적인 확산을위한 고 표면적을 갖도록. 샘플은 액체 샘플의 대류 관련 제한을 최소화하기 위해 낮은 깊이를 가져야한다. 이것은 가스 흐름을 증가하고, 특히 플라즈마 착화 액체 시료 (21)의 표면에 현저한 장해를 만들 고려되어야한다. 따라서, 샘플 용기는 특정 실험에 필요한 직경과 깊이와 잘 형상을 갖는다. 웰이 놓이는 받침대의 높이는 실험 필요로 조정될 수있다. 플라즈마 젯 반응기 내로 삽입되는 고무 그로밋은 가능한 액체 유출 물의 접촉각을 변화시킬 수있다. 제시된 방법은 반응 종 kHz의 주파수 병렬 필드 플라즈마 제트에 의해, 액체 유도 (• OH, •의 H 등)의 소스를 조사 할 수있다. 제트 주변 유리 반응기를 이용하는 방법은 내림차순에 제한되지 않는다조건 ribed 및 기타 대기압 플라즈마와 함께 사용될 수있다. 이 경우, 광학 품질의 석영 유리 반응기로 사용되어야하지만, 내부의 광 측정을 수행 할 가능성은 그것의 다른 이점 중에서도 등 증기 O 2 N 2 :이 방법은 공급 가스 어떤 혼화제의 도입을 허용 자료. 반응기의 하부에서 배출 튜브는 거의 모든 실험의 플라즈마 제트를 사용하여 수 : 배기가 원격 추출 후드 플라스틱 튜브를 통해 연결될 수있다. 반응기 개념 다재다능 분위기 제어가 필요한 다른 플라즈마의 연구에 사용될 수있다. 예를 들면, 스티렌의 중합이 산소 종 (22)에 의해 억제되지만, 액체 스티렌은 헬륨 공급 가스의 플라즈마에 노출 될 때 반응기에서 관찰 될 수있다.

저온 대기압 플라즈마 (LTPS)은 의치 인해 응용 1-3 그 거대한 잠재력 최근 증가 주목 받고있다. 주위 환경과 접촉시, LTP은 반응성 산소와 질소 종 (RONS) 2,4- 다양한 생성 (N 2, O 2 H 2 O 증기)의 공기 분자 콘텐츠와 반응한다. (- • H, • NO 등 • OH, • 옥외 / O 2 •)이 중 (과산화수소, 오존, 아질산염과 질산염 음이온 등) 상대적으로 안정적인 종과 반응성이 높은 활성 산소이다. 초기 기상에서 생성 된 이러한 종은, 상기 기판 (5) 생물학적으로 플라즈마에 의해 전달된다. RONS는 기판과 상호 작용하여 항균, 항암 및 LTP 6-8의 항 바이러스 효과를 정의합니다. LTP 치료법의 개발의 반응 복잡한 모델링을 필요RONS 9. 물은 생물학적 환경의 필수적인 부분이며, 성상의 반응은 극적으로 시스템의 복잡도를 증가시킨다. 기상 플라즈마의 조사 널리 광 방출 분광법, 레이저 유발 형광, 적외선 분광법, 질량 분광법 (MS) 등 10-12 포함한 다양한 분석 기술을 이용하여 수행된다. 동시에, 액상에서 검출 된 종의 상세한 조사가 여전히 부족하다. 가능한 보고서는 수용액 13,14 RONS에 감응 등 계측법 UV 및 전자 스핀 공명 (EPR) 분광법, 각종 분석 방법의 사용을 설명한다. EPR은 액체의 급진적 검출을위한 가장 직접적인 방법 중 하나입니다. 그러나, 많은 라디칼 종 인해 짧은 수명에 EPR에 의해 검출 될 수 없다. 이러한 경우에는 스핀 포착 종종 사용된다. 스핀 화합물 (스핀 트랩)를 포함하는 기술을 포착 WHICH 빠르게 선택적 (DMPO-OH 부가 물을 형성하는 예는, DMPO의 히드 록실 라디칼과 반응)보다 영구 라디칼 부가 물을 수득 라디칼과 반응한다. 플라즈마 - 액체 상호 작용의 연구에서 일반적인 문제는 플라즈마 배출물 주위 주변 대기 및 다른 방해 요인 (외부 필드 환경에 민감한 전원 부품 등)을 제어 할 수 없게된다. 여기서는, 조작 플라즈마 및 플라즈마 제트 노즐 주위의 자체 내장 된 반응기를 함유하는 금속 메쉬의 경우를 포함하는 설정의 사용을 입증한다. 금속 메쉬는 상당히 개선 재현성 및 플라즈마 제트의 일반 조작성을 허용 패러데이 케이지로서 작용한다. 유리 반응기는 플라즈마 제트 시스템에서 주변 분위기 제외한 액체 시료 모두를 캡슐화한다. 이 방법은 액체 용액과 접촉하는 대기압 플라즈마 제트에 이용 될 수있다.예를 들어, 최근에, 플라즈마에 노출 된 수성 샘플에서 검출 된 반응성 산소 종의 광원의 조사를 제시 하였다. 동위 원소 표지 된 물은 액체에서 상기 플라즈마 젯 액체 용액 시스템 (15)의 기체 상에 형성된 종을 구별하기 위해 사용되었다.

<table><tbody><tr><td>Plasma Resonant and Dielectric Barrier Corona Driver power supply&amp;nbsp;</td><td>Information Unlimited</td><td></td><td>PVM500&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Mass flow controller (MFC)</td><td>Brooks Instruments&amp;nbsp;</td><td></td><td>2 slm (He calib.)</td></tr><tr><td>MFC</td><td>Brooks Instruments&amp;nbsp;</td><td></td><td>5 slm (He calib.)</td></tr><tr><td>Microcomputer controller for MFCs</td><td>Brooks Instruments&amp;nbsp;</td><td></td><td>0254</td></tr><tr><td>H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;&lt;sup&gt;17&lt;/sup&gt;O</td><td>Icon Isotopes</td><td>IO 6245</td><td></td></tr><tr><td>5,5-dimethyl-1-pyrroline &lt;em&gt;N&lt;/em&gt;-oxide</td><td>Dojindo Molecular Technologies, Inc.&amp;nbsp;</td><td>D048-10</td><td>&amp;ge;99%</td></tr><tr><td>2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>214000</td><td>98%</td></tr><tr><td>Helium</td><td>BOC UK</td><td>110745-V</td><td>99.996%</td></tr><tr><td>High voltage probe</td><td>Tektronix&amp;nbsp;</td><td></td><td>P6015A</td></tr><tr><td>Current probe</td><td>Ion Physics Corporation&amp;nbsp;</td><td></td><td>CM-100-L</td></tr><tr><td>Oscilloscope</td><td>Teledyne LeCroy</td><td></td><td>WaveJet 354A&amp;nbsp;</td></tr></tbody></table>

an atmospheric pressure plasma setup to investigate the reactive species formation

비 열 대기압 ( &#39;감기&#39;) 플라즈마는 그들의 중요한 생물 의학 가능성에 최근 몇 년 동안 증가 주목을 받았다. 주위 분위기의 저온 플라즈마 반응의 효과를 정의 할 수있는 반응성 종의 다양한 얻었다. 저온 플라즈마 치료의 효율적인 개발이 운동 모델을 필요로하지만, 모델 벤치마킹은 경험적인 데이터를 필요로한다. 플라즈마에 노출 수용액 검출 반응 종의 소스의 실험적 연구는 여전히 부족하다. 이러한 조사는 (H 2를 등 O 증기를, O 2, N 2, 공기) 의용 플라즈마는 종종 그 또는 아르곤 공급 가스로 작동하고, 특정 관심사는 다양한 가스 혼화제 플라즈마에 의해 발생 된 반응 종의 조사에 놓여 플라즈마 유출 물과 접촉 주변의 분위기를 제어하는 ​​어려움으로 인해 매우 복잡. 이 작품에서 우리는 &#39;높은&#39;전압의 일반적인 문제 해결kHz의 주파수는 플라즈마 제트 실험 연구를 구동. 반응기는 플라즈마 - 액체 시스템에서 주변 대기의 배제를 허용하는 개발되었다. 이 시스템은 따라서 혼화제와 액체 샘플의 성분과 원료 가스를 포함. 이 제어 된 분위기는 HE-수증기 플라즈마 수용액에 유도 된 반응성 산소 종의 광원의 조사를 허용했다. 동위 원소로 표지 된 물의 사용은 가스상 종 유래의 액체에 형성된 것과 구별시켰다. 플라즈마 장치는 외부 필드의 가능한 영향을 제거하기 위해 패러데이 케이지 내에 포함시켰다. 설치는 다목적이며, 또한 저온 플라즈마 - 액체의 상호 작용 화학을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

전술 한 방법 및 장치를 사용하여, 물과 접촉 LTP 시스템에서 반응성 산소 종의 근원을 연구 하였다. 플라즈마 동작 주파수와 전압은 25 kHz와 18 kV로 (피크 대 피크) 각각 (도 1)이었다. 예를 들어, 히드 록실 라디칼의 공급원은 동위 원소 표지 된 물을 사용하여 측정 하였다. 이 액체 시료 중의 것과 공급 가스에 물 분자들을 구별 가능. 이를 위해, H 2 O (16)는 (수증기)를 공급 가스 도입 하였다. 용해 스핀 트랩 DMPO와 H 2 O (17)의 액체 시료를 시료 용기에 위치 하였다. 반응기 공급 가스와 함께 30 초 동안 프리 플러쉬 하였다. 중요한 것은,이 경우 긴 미리 세척 시간은 액체로 전달 H H 2 O (16)의 상당한 양을 초래할 수도 <sUB는&gt; 2 17 O 샘플. 그 후, 플라즈마를 점화하고, 샘플을 60 초 동안 유출 물에 노출시켰다. 노광 후 용액 EPR에 의해 분석 하였다. 두 DMPO-OH 라디칼 부가 물 (DMPO- 17 OH 및 DMPO- 16 OH)는 (그림 2) 검출되었다. 형성된 부가의 비율은 EPR 데이터의 추가적인 분석을 통해 결정 하였다. 액상 조성물의 MS 분석은 H 2 O 17 (표 1)에 H 2 (기체 상태에서 액체로 확산 된) 16 O의 비율을 보여 주었다. 둘의 비교는 액체 중에 검출 된 하이드 록실 라디칼은, 실제로, 액체 내에서 기상에서 발신 및되지 않았 음을 제시 하였다. 비슷한 연구들이 예 15 라디칼 •의 H (• D)의 소스를 감지하는 D 2 O / H 2 O 시스템과 같은 다른 시스템을 사용하여 수행 될 수있다. 도 1 설치 반응성 산소 종의 광원의 조사를 위해 사용된다. 플라즈마는 헬륨 공급 가스와 함께 석영 유리 튜브 (4mm, 내경, 두께 1mm)에서 발생 하였다. 공급 가스 유량이 SLM이었다. 공급 가스에 포함 H 전술 한 바와 같이 도입 2 O 증기. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54765/54765fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/54765/54765fig2.jpg" /> H 2 17 DMPO의 솔루션에 유도 DMPO-H, DMPO- (16) OH 및 DMPO- 17 OH 라디칼 부가 물 혼합물의 그림 2. EPR 스펙트럼 </SUP&gt; O 플라즈마에 노출. 분석은 문헌 16에서 사용할 수있는 초 미세 값을 사용하여 스펙트럼 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 수행 하였다. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/54765/54765fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="1 번 테이블" src="/files/ftp_upload/54765/54765tbl1.jpg" /> DMPO- 16 OH 표 1. 농도 및 DMPO- 17 OH 라디칼 부가 물 및 2 17 O 샘플 플라즈마 노출 후 액체 H의 H 2 16 O의 양. 부가 물 농도의 절대 수량은 EPR 보정을 사용하여 얻을 수 있었다 안정적인 급진적 2,2,6,6- 테트라 1 옥실 (TEMPO). 첨가하지 수증기 (항목 1)의 경우, 잔류 습기가 공급 가스에 존재 하였다. H 2 17 O 및 액체 시료 중의 H 2 16 O의 상대적 양은 혼합물을 후 - 플라즈마 노출 용액과의 반응시 16 O- 17 O-남산 산을 수득 신나 모일 클로라이드의 가수 분해 반응을 이용하여 측정 하였다. 다른 15 바와 같이 생성 된 혼합물을 고분해능 질량 분석법에 의해 분석 하였다.

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An Atmospheric Pressure Plasma Setup to Investigate the Reactive Species Formation

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.

대기압 플라즈마 설치 프로그램은 반응성 종 형성을 조사하기

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

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9.8K 조회수.  University of York. 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. 

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Encapsulation and Permeability Characteristics of Plasma Polymerized Hollow Particles

In this protocol, core-shell nanostructures are synthesized by plasma enhanced chemical vapor deposition. We produce an amorphous barrier by plasma polymerization of isopropanol on various solid substrates, including silica and potassium chloride. This versatile technique is used to treat nanoparticles and nanopowders with sizes ranging from 37 nm to 1 micron, by depositing films whose thickness can be anywhere from 1 nm to upwards of 100 nm. Dissolution of the core allows us to study the rate of permeation through the film. In these experiments, we determine the diffusion coefficient of KCl through the barrier film by coating KCL nanocrystals and subsequently monitoring the ionic conductivity of the coated particles suspended in water. The primary interest in this process is the encapsulation and delayed release of solutes. The thickness of the shell is one of the independent variables by which we control the rate of release. It has a strong effect on the rate of release, which increases from a six-hour release (shell thickness is 20 nm) to a long-term release over 30 days (shell thickness is 95 nm). The release profile shows a characteristic behavior: a fast release (35% of the final materials) during the first five minutes after the beginning of the dissolution, and a slower release till all of the core materials come out.

We have used plasma enhanced chemical vapor deposition to deposit thin films ranging from a few nm to several 100 nm on nano-sized particles of various materials. We subsequently etch the core material to produce hollow nanoshells whose permeability is controlled by the thickness of the shell. We characterize the permeability of these coatings to small solutes and demonstrate that these barriers can provide sustained release of the core material over several days.

플라즈마 Polymerized 빈 입자의 캡슐화 및 투과율 특성

In this protocol, core-shell nanostructures are synthesized by plasma enhanced chemical vapor deposition. We produce an amorphous barrier by plasma ...

연구

공학

Synthesis and Microdiffraction at Extreme Pressures and Temperatures

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary interiors, design materials with novel properties, understand the mechanical behavior of materials exposed to very high stresses as in explosions or impacts. Synthesis and structural analysis of materials at extreme conditions of pressure and temperature entails remarkable technical challenges. In the laser heated diamond anvil cell (LH-DAC), very high pressure is generated between the tips of two opposing diamond anvils forced against each other; focused infrared laser beams, shined through the diamonds, allow to reach very high temperatures on samples absorbing the laser radiation. When the LH-DAC is installed in a synchrotron beamline that provides extremely brilliant x-ray radiation, the structure of materials under extreme conditions can be probed in situ. LH-DAC samples, although very small, can show highly variable grain size, phase and chemical composition. In order to obtain the high resolution structural analysis and the most comprehensive characterization of a sample, we collect diffraction data in 2D grids and combine powder, single crystal and multigrain diffraction techniques. Representative results obtained in the synthesis of a new iron oxide, Fe4O5 1 will be shown.

The laser heated diamond anvil cell combined with synchrotron micro-diffraction techniques allows researchers to explore the nature and properties of new phases of matter at extreme pressure and temperature (PT) conditions. Heterogeneous samples can be characterized in situ under high pressure by 2D mapping and combined powder, single-crystal and multigrain diffraction approaches.

극단적 인 압력과 온도에서 합성 부위 회절

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary ...

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

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 stable and continuous operation of the plasma is possible and the plasma torch can be used for many different applications. On one hand, the hot (3,600 K gas temperature) plasma can be used for chemical processes and on the other hand the cold afterglow (temperatures down to almost RT) can be applied for surface processes. For example chemical syntheses are interesting volume processes. Here the microwave plasma torch can be used for the decomposition of waste gases which are harmful and contribute to the global warming but are needed as etching gases in growing industry sectors like the semiconductor branch. Another application is the dissociation of CO2. Surplus electrical energy from renewable energy sources can be used to dissociate CO2 to CO and O2. The CO can be further processed to gaseous or liquid higher hydrocarbons thereby providing chemical storage of the energy, synthetic fuels or platform chemicals for the chemical industry. Applications of the afterglow of the plasma torch are the treatment of surfaces to increase the adhesion of lacquer, glue or paint, and the sterilization or decontamination of different kind of surfaces. The movie will explain how to ignite the plasma solely by microwave power without any additional igniters, e.g., electric sparks. The microwave plasma torch is based on a combination of two resonators &#8212; a coaxial one which provides the ignition of the plasma and a cylindrical one which guarantees a continuous and stable operation of the plasma after ignition. The plasma can be operated in a long microwave transparent tube for volume processes or shaped by orifices for surface treatment purposes.

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.

어떻게 추가 점화기없이 대기압 마이크로 웨이브 플라즈마 토치를 점화

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 ...

Basic Research in Plasma Medicine - A Throughput Approach from Liquids to Cells

In plasma medicine, ionized gases with temperatures close to that of vertebrate systems are applied to cells and tissues. Cold plasmas generate reactive species known to redox regulate biological processes in health and disease. Pre-clinical and clinical evidence points to beneficial effects of plasma treatment in the healing of chronic ulcer of the skin. Other emerging topics, such as plasma cancer treatment, are receiving increasing attention. Plasma medical research requires interdisciplinary expertise in physics, chemistry, and biomedicine. One goal of plasma research is to characterize plasma-treated cells in a variety of specific applications. This includes, for example, cell count and viability, cellular oxidation, mitochondrial activity, cytotoxicity and mode of cell death, cell cycle analysis, cell surface marker expression, and cytokine release. This study describes the essential equipment and workflows required for such research in plasma biomedicine. It describes the proper operation of an atmospheric pressure argon plasma jet, specifically monitoring its basic emission spectra and feed gas settings to modulate reactive species output. Using a high-precision xyz-table and computer software, the jet is hovered in millisecond-precision over the cavities of 96-well plates in micrometer-precision for maximal reproducibility. Downstream assays for liquid analysis of redox-active molecules are shown, and target cells are plasma-treated. Specifically, melanoma cells are analyzed in an efficient sequence of different consecutive assays but using the same cells: measurement of metabolic activity, total cell area, and surface marker expression of calreticulin, a molecule important for the immunogenic cell death of cancer cells. These assays retrieve content-rich biological information about plasma effects from a single plate. Altogether, this study describes the essential steps and protocols for plasma medical research.

A high-throughput cold physical plasma treatment protocol of liquids and cells is shown. It involves setting up different feed gas compositions for plasma ignition, measuring the plasma&#39;s emission spectra, and the subsequent analysis of liquids and cellular activity after plasma treatment.

플라즈마 의학-세포 액체에서 처리량 접근 기초 연구

In plasma medicine, ionized gases with temperatures close to that of vertebrate systems are applied to cells and tissues. Cold plasmas generate reactive ...

환경과학

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.

먼지가 충전 및 자외선 또는 플라즈마에 노출 표면에 동원의 실험 방법

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

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.

Plasmatron에서 절제 재료 시험 중에 방출 분광 경계 계층 조사

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.

효율적인 고온 화학을위한 비평 형 마이크로 웨이브 플라즈마

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

화학

Total Internal Reflection Absorption Spectroscopy (TIRAS) for the Detection of Solvated Electrons at a Plasma-liquid Interface

The total internal reflection absorption spectroscopy (TIRAS) method presented in this article uses an inexpensive diode laser to detect solvated electrons produced by a low-temperature plasma in contact with an aqueous solution. Solvated electrons are powerful reducing agents, and it has been postulated that they play an important role in the interfacial chemistry between a gaseous plasma or discharge and a conductive liquid. However, due to the high local concentrations of reactive species at the interface, they have a short average lifetime (~1 &#181;s), which makes them extremely difficult to detect. The TIRAS technique uses a unique total internal reflection geometry combined with amplitude-modulated lock-in amplification to distinguish solvated electrons&#39; absorbance signal from other spurious noise sources. This enables the in situ detection of short-lived intermediates in the interfacial region, as opposed to the bulk measurement of stable products in the solution. This approach is especially attractive for the field of plasma electrochemistry, where much of the important chemistry is driven by short-lived free radicals. This experimental method has been used to analyze the reduction of nitrite (NO2-(aq)), nitrate (NO3-(aq)), hydrogen peroxide (H2O2(aq)), and dissolved carbon dioxide (CO2(aq)) by plasma-solvated electrons and deduce effective rate constants. Limitations of the method may arise in the presence of unintended parallel reactions, such as air contamination in the plasma, and absorbance measurements may also be hindered by the precipitation of reduced electrochemical products. Overall, the TIRAS method can be a powerful tool for studying the plasma-liquid interface, but its effectiveness depends on the particular system and reaction chemistry under study.

Total Internal Reflection Absorption Spectroscopy TIRAS for the Detection of Solvated Electrons at a Plasma-liquid Interface

This article presents a total internal reflection absorption spectroscopy (TIRAS) method for measuring short-lived free radicals at a plasma-liquid interface. In particular, TIRAS is used to identify solvated electrons based on their optical absorbance of red light near 700 nm.

총 내부 반사 흡수 분광학 (TIRAS) 플라즈마 액체 인터페이스에서 Solvated 전자의 탐지

The total internal reflection absorption spectroscopy (TIRAS) method presented in this article uses an inexpensive diode laser to detect solvated ...

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.

COST-Jet를 사용하여 차가운 대기압 플라즈마로 표면 처리

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.

저압, 저온 플라즈마에서 플라즈마 전위 측정을 위한 Langmuir 프로브 및 방출 프로브 구축

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