Yazarlar, ekipman konusunda yardım için Volker Rohwer'a (Kiel Üniversitesi Deneysel ve Uygulamalı Fizik Enstitüsü) teşekkür eder. Çalışma, CRC 1316 Geçici Atmosferik Plazmalariçindeki DFG tarafından, biyolojik substratlarla temel etkileşim mekanizmalarının incelenmesi için soğuk atmosferik plazmalar (proje-ID BE 4349/5-1) ve yara iyileşmesinde Plazma tarafından oluşturulan nitrik oksit (proje kimliği SCHU 2353/9-1) ile desteklenmiştir.

1. Besleme gazı besleme ve kontrollü atmosfer
<ol><li>24TPFE veya benzeri plastik borulardan kaçınarak, tamamen metal gaz hatlarından oluşan gaz kaynağını kurun. Herhangi bir safsızlığı önlemek ve gaz besleme sisteminin pompalanmasını kolaylaştırmak için gaz besleme hatlarını mümkün olduğunca kısa tutun.</li>
	<li>COST-Jet'in tipik gaz akış hızlarına göre besleme gazını sağlamak için kullanılan kütle akış denetleyicilerini seçin. En az %99.999 saflıkta çalışma gazı kullanın. NOT: COST-Jet'in birincil çalışma gazı helyumdur. Çalışma, 100 sccm ile yaklaşık 5000 sccm arasındaki akış hızlarında gerçekleştirilebilir ve 1000 sccm en yaygın değerdir.</li>
	<li>Birden fazla kütle akış denetleyicisinden oluşan bir sistem tarafından reaktif gazların karıştırılmasını gerçekleştirin. Daha küçük karışımlar için, karıştırmanın25'itamamlaması için gereken süreyi azaltmak için bir karşı karıştırma ünitesi kullanın. NOT: Yaygın karışımlar, 5 sccm (çalışma gazının% 0,5'i) sırasına göre akış hızına sahip oksijen ve azottur.</li>
	<li>Atmosfer basınçlı plazmalarda en yaygın ve en sorunlu safsızlık olduğu için cihaz kullanılmadığında gaz besleme hatları ile jet arasına nemli hava girmesini önlemek için bir vana ekleyin ve plazma kimyasını kritik derecede etkileyen bir vana ekleyin.</li>
	<li>Borudaki safsızlıkları azaltmak için yüzey işlemeden önce gaz besleme hatlarını temizleyin. Bunu yapmak için, ya yaklaşık 1000 sccm helyumluk ılımlı bir gaz akışı ayarlayın ve besleme hatlarını yıkayın ya da tercihen tekrar tekrar pompalayın ve ikmal hatlarını doldurun (yaklaşık üç kez). NOT: Gaz besleme hatlarını temizlerken, kirlenme durumuna bağlı olarak sistemi temizlemek için birden fazla saat gerekebilir.</li>
	<li>Besleme gazındaki nemi daha da azaltmak için gaz besleme hatlarına moleküler elek tuzağı veya soğuk tuzak (örneğin, sıvı nitrojen kullanarak) ekleyin.</li>
	<li>Bunun yerine, reaktif olarak kontrollü miktarda su isteniyorsa, sisteme bir bubbler ekleyin26,27.</li>
	<li>Ortam atmosferinin bileşimindeki değişiklikler plazma atık sularındaki kimyasal reaksiyonları etkileyebileceğinden, deneyiniz için kontrollü bir atmosfer ayarlamayı düşünün. NOT: Bu etki cost-jet28için büyük olasılıkla çok belirgin değildir, çünkü elektrik alanı yapılandırması plazmayı deşarj kanalının içine hapseder, ancak aktif plazmanın cihazın kısmen dışında olduğu diğer CAP cihazları için önemli bir rol oynayabilir.</li>
</ol>2. Cihazın montajı ve kurulumu
<ol><li>COST-Jet cihazını bir gaz kaynağına bağlayın. Cihazı doğrudan 1/4 inç paslanmaz çelik Swagelok boruya bağlayın. Farklı boru standartları için adaptörler kullanın.</li>
	<li>COST-Jet'i SMC konektörü ile donatılmış korumalı bir BNC kablosu kullanarak güç kaynağına bağlayın.</li>
	<li>Entegre elektrik problarını bir osiloskopa bağlayarak voltajı ve akımı sonda olarak 50 Ohm direnç kullanarak izleyin.</li>
	<li>COST-Jet muhafazasını açın ve düzgün bir şekilde telafi edilmiş bir ticari gerilim probunun yanı sıra jetin topraklanmış bir kısmını (örneğin, Swagelok gaz tüpü) ve osiloskopa bağlayın.</li>
	<li>Prob kalibrasyon rutini gerçekleştirin: COST-Jet'e küçük bir voltaj uygulayın ve optimum kavramaya ulaşmak için bir tornavida kullanarak LC devresinin değişken kondansatörünü ayarlayın (ölçülen voltajı en üst düzeye çıkarın). Doğrusal regresyon kullanarak gerçek voltajı (ticari prob) ölçülen voltajla (uygulanan prob) karşılaştırarak bir voltaj kalibrasyonu gerçekleştirin ve bir kalibrasyon sabiti hesaplayın. Ticari gerilim probünü çıkarın ve COST-Jet muhafazasını kapatın.</li>
	<li>Yine COST-Jet'e küçük bir voltaj uygulayın ve optimum bağlantıya ulaşmak için bir tornavida kullanarak LC devresinin değişken kondansatörünü ayarlayın.</li>
	<li>COST-Jet cihazında bir plazmayı tutuşturun: Öncelikle, kütle akış denetleyicileri (MFC' ler) kullanarak yaklaşık 1 slpm helyum gaz akış hızı ayarlayın. Gaz besleme sistemi ile COST-Jet arasındaki vanayı en son açın. Daha sonra elektrotlara düşük voltaj uygulayın ve plazma tutuşana kadar genliği artırın.</li>
	<li>İlk ateşlemeden sonra, elektrotlar temiz değilse ve kontağı engellerse, yüksek bir başlangıç voltajı uygulayın ve ateşlemeden sonra hızla azaltın. Alternatif olarak, daha kolay bir ilk ateşlemeyi kolaylaştırmak için bir kıvılcım tabancası kullanın.</li>
	<li>Çalışma kontrol parametrelerini (gaz akışı, uygulanan voltaj) istenen değerlere ayarlayın.</li>
	<li>Kararlı ve tekrarlanabilir çalışma koşulları sağlamak için termal stabilizasyona (yaklaşık 20 dakika) izin vermek için kuruluma biraz ısınma süresi verin.</li>
	<li>Deneyler sırasında gaz bileşimini değiştirmek için, gaz besleme kurulumuna bağlı olarak yaklaşık 2 dakikalık bir denge süresine izin verin. NOT: COST-Jet artık uygulamaya hazırdır.</li>
</ol>3. Güç ölçümü
<ol><li>COST-Jet'e uygulanan voltajı ve akımı izleyen osiloskopu bir bilgisayara bağlayın.</li>
	<li>Gerçek zamanlı güç izleme sağlayan bilgisayara 'COST güç monitörü' yazılımını yükleyin11 ,19.</li>
	<li>Belirli osiloskopu kontrol etmek için gerekli komutları uygulayarak yazılım ve osiloskop arasındaki iletişimi ayarlayın.</li>
	<li>COST güç monitörü yazılımını başlatın ve Ayarlar paneline geçin. Osiloskopa bağlı doğru kanalları ve adım 2.4'te belirlenen kalibrasyon sabitini doldurun. NOT: Ticari gerilim probu COST-Jet'e bağlıysa kalibrasyon faktörünü otomatik olarak hesaplamak için Bul düğmesi kullanılabilir.</li>
	<li>Süpür paneline gidin. Bul düğmesine basarak plazma hala kapalıyken bir referans aşamasına geçin. Bu ölçümden önce gaz akışını kapatın ve plazma, asil gaza hakim gaz karışımlarına kıyasla çok daha yüksek ateşleme voltajı nedeniyle havada tutuşmayacağından, deşarjın gerçek çalışması için kullanılan tipik voltaj aralığında bir voltaj uygulayın. Burada mükemmel kondansatörün 90° fazını varsayarak voltaj ve akım probları arasındaki bağıl faz değişimini otomatik olarak düzeltmek için bu ölçümü kullanın.</li>
	<li>Elektrik ölçümlerini başlatmak veya duraklatmak için Başlat ve Duraklat düğmesine basın.</li>
	<li>COST-Jet'i istediğiniz gibi çalıştırın. Gerilim ve akım genliklerinden hesaplanan gerçek elektrik gücünü ve izleme için yazılımda sürekli olarak görüntülenen faz kaymalarını ve bir kontrol parametresi olarak kullanın.</li>
</ol>4. (Katı) yüzey işleme
<ol><li>Deneyiniz için kontrollü bir atmosfer kurun. NOT: COST-Jet durumunda, kontrollü atmosfer, sınırlı deşarj kanalı dışında aktif plazma kimyasına sahip kaynaklara göre daha az önemlidir.</li>
	<li>1.5. adımda açıklandığı gibi gaz besleme hatlarını temizleyin.</li>
	<li>İstediğiniz çalışma parametrelerini ayarlayın ve COST jeti sabit bir sıcaklığa ulaşana kadar yaklaşık 20 dakika bekleyin.</li>
	<li>Cost-Jet ile işlenmiş yüzey arasındaki mesafeyi seçin, çünkü mesafe işlenmiş yüzeyde engel olan reaktif türlerin miktarını belirler30. Kolay manipülasyon için substratı monte etmek için bir xyz aşaması kullanın. NOT: COST-Jet için, emniyet boşluğu plazma deşarjı ile işlenmiş yüzey arasındaki mesafeye bir milimetre daha ekler.</li>
	<li>Tedavi süresine başlayın: Plazmayı açmanız veya mekanik bir deklanşör kullanmanız yeterlidir. Daralmış bir deşarja yol açan anahtarlama olayı sırasında olası bir voltaj aşırı çekimine dikkat edin. MS aralığında daha iyi kontrol için döndürülebilir bir deklanşör kullanın.</li>
	<li>Numuneyi istediğiniz süre boyunca tedavi edin ve plazmayı kapatarak veya deklanşör kullanarak tedavi süresini sonlandırın.</li>
	<li>Gerekirse, bir substratı yüzey şarjı, iyon sürükleme kuvvetleri veya yüzdürme nedeniyle ortam hava karıştırmasının bir yüzeye ulaşan reaktif türlerin miktarını etkileyebileceği için tedavi ederken Schlieren görüntülemesini kullanarak hedefin önündeki gaz akış desenini kontrol edin.</li>
</ol>5. Sıvı tedavisi
<ol><li>Deney için kontrollü bir atmosfer kurun.</li>
	<li>1.5. adımda açıklandığı gibi gaz besleme hatlarını temizleyin.</li>
	<li>İstediğiniz çalışma parametrelerini ayarlayın ve COST jetinin sabit bir sıcaklığa ulaşması için yaklaşık 20 dakika bekleyin.</li>
	<li>COST-Jet ile işlenmiş sıvı arasındaki mesafeyi seçin.</li>
	<li>Tedavi edilecek sıvıyı yeterli bir kaba dökün. Kabın ile sıvıda potansiyel olarak üretilen reaktif türlerin reaksiyonlarını önlemek için inert malzeme kullanın. İşlenmiş sıvı hacmine göre kabın boyutunu seçin.</li>
	<li>Gaz akışının sıvı yüzey üzerindeki etkisini göz önünde bulundurun: Gaz akış hızına bağlı olarak, oluşabilecek içbükey bir menisküsten haberdar olun, böylece plazma ve sıvı yüzey arasındaki mesafeyi değiştirebilir.</li>
	<li>Tedaviye başlayın. Gaz akışındaki ani bir değişikliğin neden olduğu sıvı yüzeyindeki basınç dalgalanmalarından kaçının, çünkü bu, deşarj geometrisine sıvı sıçramalarına neden olabilir, muhtemelen kısa devreye neden olabilir ve kesinlikle plazmayı kirletebilir. Bunun yerine, mekanik bir deklanşör kullanın veya gaz akışını yavaşça artırın.</li>
	<li>Sıvıdaki taşıma proseslerini ve konsantrasyon profillerini etkilediğinden, nötr gaz akışı ile sıvı yüzey arasındaki sürtünme nedeniyle sıvının karıştırılmasını/karıştırılmasını dikkate alın. Ek olarak, tedavi süresine bağlı olarak, işlem sırasında sıvının buharlaşması için doğru (örneğin, reaksiyon sabitlerini hesaplarken). Plazma kaynağına bağlı olarak, bu buharlaşmanın muhtemelen deşarja geri bağlantıya neden olduğunu ve böylece plazma kimyasını değiştirdiğini unutmayın.</li>
	<li>Sıvılardaki olası reaktiflerle reaktivitenin de bu ajanın yüzey aktivitesi tarafından etkilendiğini lütfen göz önünde bulundurun. Bu nedenle, bazı durumlarda, yüzey aktif madde kısa ömürlü türler ve sıvılar arasındaki etkileşimde önemli bir rol oynayabilir.</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Burada, farklı malzemelerin yüzey tedavileri için atmosferik basınçlı plazma jetinin kullanımını gösteriyoruz. Atmosferik basınçlı plazma jeti için deneysel kurulum plazma parametreleri, kimyası ve performansı üzerinde muazzam bir etkiye sahip olabilir ve sonuç olarak plazma tedavilerinin sonucunu etkiler ve protokolde kritik bir adımdır.
Örnek olarak, gaz besleme hatları, plazmanın nem olan besleme gazındaki en yaygın safsızlık açısından önemli bir rol oynatır. Özellikle, su moleküllerine ve azot35'ekıyasla oksijenin düşük iyonlaşma enerjisi nedeniyle reaktif oksijen türleri üretimi tercih edilirken plazmadaki reaktif azot türlerinin üretimi azalır. Kış24, iç tüpün yüzeyindeki su moleküllerinden kaynaklanan yem gazı neminin, daha yüksek gözeneklilik ve depolama kapasitesi nedeniyle metal tüplere kıyasla polimerik tüpler kullanılarak daha yüksek bir büyüklük sırası olduğunu öğrendi. Hatların besleme gazı ile yıkanarak azaltılabilir. Ancak hattın yıkanarak kurutucu olarak kurutunun birkaç saat sürer. Bu nedenle polimerik borulardan kaçınılmalı veya en azından mümkün olduğunca kısa tutulmalıdır. Bu bulgular Große-Kreul25'tenyapılan çalışmalarla altı çizilmektedir. Poliamid ve paslanmaz çelik boruların kütle spektrometresi kullanarak plazma kimyası üzerindeki etkisini karşılaştırdılar. Ölçümleri, polimerik tüplerden gelen su gazları ve metal tüplerle daha hızlı kuruma süreleri nedeniyle plazmada su kümesi iyon oluşumunu doğrulamamaktadır. Ek olarak, moleküler elek tuzağı ve sıvı nitrojen soğuk tuzağı gibi gaz arıtma yöntemlerinin plazma kimyası üzerindeki etkisini araştırdılar ve bu da safsızlık miktarını yaklaşık iki sıra azaltmaya yardımcı oldu.
Besleme gazını arındırmaya çalışmak yerine, kontrollü bir nem miktarı ekleme yaklaşımı da vardır. Bu kasıtlı safsızlık daha sonra doğal safsızlıklara hakim olduğundan ve böylece plazma kimyasını kontrol ettikçe, ilave nem miktarı tam olarak bilindiği sürece tekrarlanabilir koşullar sağlanır.
Deşarjın tutuşması için, elektrotlara uygulanan voltaj genellikle arıza noktasına kadar artırılabilir. Bununla birlikte, elektrotların yüzey koşullarına bağlı olarak, bazen yüksek bir voltaj gereklidir. Ateşlemeyi kolaylaştırmak için yüksek voltajlı bir buji tabancası kullanılabilir. Bu, COST-Jet'te bir argon deşarjını ateşlemeye çalışırken de yararlı olabilir.
COST-Jet'i herhangi bir yüzeye uygulamadan önce, cihazın dengelemesi için yeterli zaman ayrılmalıdır. İstenilen kontrol parametrelerine ayarlandığında, COST-Jet'in istikrarlı koşullara ulaşması için yaklaşık 20 dakikaya ihtiyacıvardır 11. Bu süre zarfında, cihazın sıcaklığı, gaz sıcaklığı ve plazma kimyası sabit bir duruma ulaşıyor.
Bilimsel sonuçların karşılaştırılması için karşılaştırılabilir plazma kontrol parametreleri gereklidir. Elektrik giriş gücünü ölçmek için COST güç monitörükullanılabilir 29. Yazılım açık kaynaklıdır ve farklı osiloskop türleriyle uyumludur. Yazılım Golda19tarafından açıklanan ilkeye göre çalışır.
Yem gazı neminin plazma kimyası üzerindeki etkisinin yanı sıra, reaktif türlerin plazmadan substrata taşınması, atık su bileşiminde önemli bir rol oynar ve protokoldeki bir diğer kritik adımdır. Çevredeki atmosfer, alt tabakaya giderken plazmada oluşturulan türleri etkileyebilir. Bu etkiyi en aza indirmek için iki farklı kavram kullanılır: (i) Öncelikle besleme gazından oluşan kontrollü bir atmosfer kurulabilir. Böylece, çevredeki atmosferin bileşimi sabit tutulabilir. Tedavi için gerekli saflık seviyesine bağlı olarak, kontrollü atmosfer aşırı basıncı önlemek için tek yönlü valf ile donatılmış koruyucu muhafazalar aracılığıyla gerçekleştirilebilir. Daha yüksek saflık seviyeleri için, pompalı bir vakum odası kullanılabilir. (ii) İkinci olarak, plazma atıklarının etrafında bir koruyucu gaz perdesi kullanılarak kontrollü bir atmosfer oluşturulabilir36,37. Genellikle, inert bir gazdan oluşur, ancak uygulamanın ihtiyaçlarına göre de değiştirilebilir.
Neyse ki, COST-Jet için, çevredeki atmosferin etkisi nispeten düşüktür. Gorbanev, izotopik etiketleme kullanarak, paralel alan konfigürasyon plazma jeti için plazma gazı fazında ve plazma nozülü ile örnek38,39arasındaki bölgede sıvı bir yüzeye ulaşan reaktif oksijen ve azot türlerinin oluştuğunu göstermiştir. Buna karşılık, COST-Jet için aynı tekniği kullanarak, RONS'un neredeyse sadece çevredeki ortam yerine plazma fazından kaynaklandığını öğrendiler28. Bunun nedeni muhtemelen elektrik alanının COST-Jet deşarjının plazma kanalına hapsedilmesidir. Bu, plazma deşarjını büyük ölçüde ortamından bağımsız hale getirir ve belirli bir uzak karakter verir.
Uzunlamasına bir elektrikli alan plazma jeti için, Darny ve ark.40, elektrik alanının polaritesinin gaz akış desenini ve dolayısıyla iyonik rüzgar nedeniyle bir hedefe ulaşan reaktif türleri değiştirdiğini göstermiştir. Reaktif tür yoğunluğunun çevreye bağımlılığı Stancampiano ve ark.7tarafından yapılan ölçümlerle doğrulandı. Arıtılmış suda oluşturulan reaktif türlerin sayısının elektriksel özelliklere bağlı olarak farkını bildirdiler. Bu farklılıkları telafi etmek için telafi edici bir elektrik devresi oluşturmaları gerekiyordu. Cost-Jet için bu davranış farklıdır: Şekil 5, COST-Jet'in Schlieren görüntülerini uygulanan bir voltaj olmadan ve çalışma sırasında iki farklı gaz akış hızı için karşılaştırır. Görüntüler Kelly41tarafından açıklandığı gibi tek bir ayna satır içi hizalama kullanılarak çekildi. Yatay olarak hizalanmış COST-Jet atık sularının düz bir cam substrata nasıl çarptığını gösterirler. Her iki görüntü de aynı gaz akış desenini gösteriyor. Bu, plazma atık sularında yüklü türlerin bulunmaması nedeniyle iyonik rüzgarın eksikliğinden kaynaklanır.
Ek olarak, COST-Jet çok laminer bir akış deseni sergiler. Kelly41, Schlieren görüntülerini Şekil 5'tesunulanlara benzer şekilde gösterdi , çeşitli gaz akış hızları için. 2 slpm'lik nispeten yüksek gaz akış hızlarında bile, plazma atık su türbülans belirtisi göstermez. 0,25 slpm ve altındaki çok düşük gaz akış hızlarında, helyum atık sularının yüzdürülme hızı rol oynamaya başlar. Bununla birlikte, nozülden 4 - 5 mm mesafeye kadar, ortam atmosferi, Ellerweg'in kütle spektrometresi17kullanarak gösterdiği gibi yüzeye ulaşan gaz bileşimini etkilemez.
Yukarıda belirtilen özelliklerin tümü COST-Jet'in uzak karakterine eklenir. Bu, yüzeylerin kontrollü ve karşılaştırılabilir tedavisi için ideal bir adaydır.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61801/61801fig05.jpg"> Şekil 5: COST-Jet'in iki farklı gaz akış hızı için uygulanan voltajlı ve uygulanmamış Schlieren görüntüleri. Plazma çalışması sırasında, gaz akış deseni tam olarak sadece gaz akışı ile desene benzer. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61801/61801fig05large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
tedavi edilen numune üzerinde istenen etkiye bağlı olarak, gaz akış karışımı, uygulanan elektrik gücü ve plazma kaynağı ile yüzey arasındaki mesafe kontrol parametreleri buna göre ayarlanabilir. COST-Jet için, atık etteki reaktif türleri araştıran geniş bir literatür veritabanı bulunmaktadır. Örnek olarak, Willems30 atomik oksijen yoğunluğunu kütle spektrometresi kullanarak ölçerken Schneider42 atık sudaki atomik azot yoğunluklarını ölçtü.
Sıvıların atmosferik basınçlı plazma ile tedavisi, reaktif türler, iyonlar, fotonlar veya elektrik alanları tarafından yönlendirilen çeşitli olası reaksiyon mekanizmalarına neden olabilir. COST-Jet'in daha önce açıklanan özellikleri nedeniyle, elektrik alanının, iyonların ve fotonların etkisi, plazmanın sıvılarla doğrudan temas ettiği plazma kaynaklarına kıyasla ihmal edilebilir. Bu nedenle, atomik oksijen gibi kısa ömürlü reaktif türlerin fenol çözeltisi üzerindeki etkisini incelemek için COST-jet Hefny43 ve Benedikt44tarafından kullanılmıştır. Ayrıca, COST-Jet, sıvı tedavisinin deneylerini ve sayısal simülasyonlarını karşılaştırmak için uygun bir olasılık sağlar28. Plazma ve sıvı arasındaki etkileşim, reaktif türlerin plazmadan sıvı yüzeye gaz akışı ile hakim olduğundan, model karmaşıklığı azaltılabilir.
Sıvının karıştırılmasına neden olan gaz akışı, plazma üretilen reaktif türler ile sıvı arasındaki reaksiyon oranını arttırır. Katıların yüzey işlemelerinin aksine, sıvının konveksiyonu sürekli olarak lokal reasant konsantrasyonu değiştirir. Ek olarak, sıvıdaki reasüranlarla plazma üretilen türler arasındaki reaksiyon oranları da bu reasantların yüzey aktivitelerinden etkilenir. Artan yüzey aktivitesi ile, reasyenin sıvı yüzeydeki konsantrasyonu artar. Bu yüzey aktif madde, plazma tarafından üretilen kısa ömürlü türlerin reaktivitesinde önemli bir rol oynayabilir.
Sıvı yüzeyde engel olan gaz akışını karıştırmanın yanı, dikkate alınması gereken buharlaşmayı da teşvik eder. COST-Jet'i kısa tedavi süreleriyle kullanmak, doğru reaksiyon oranlarını hesaplamak için hala düşünülse de, buharlaşma küçük bir rol oynayabilir. COST-Jet'in deşarjı buharlaşmadan etkilenmez ve bu nedenle plazma kimyası da etkilenmez. Plazmanın sıvı ile doğrudan temas halinde olduğu farklı plazma kaynakları için plazma kimyası, Tian ve Kushner45'in dielektrik bariyer deşarjı için gösterdiği gibi buharlaşma ile önemli ölçüde değişmektedir. Ayrıca, kINPen için buharlaşmaların bir etkisi belirlendi46.
Plazma kimyasında farklı plazma kaynakları için dikkat edilmesi gereken bu farklılıkların yanı sıra, sıvı yüzey değişiklikleri üzerinde gaz akımının neden olduğu menisküs topolojisi de değişmektedir. Bu menisküs derinliği genellikle gaz hızına bağlıdır. Elektrot konfigürasyonun sıvıya ulaşan önemli bir elektrik alanına neden olduğu plazma kaynakları için veya sıvı ile temas eden bir plazma ile, bu menisküs47,48yükseltilebilir. Gösterildiği gibi, kullanılan plazma kaynağına göre çeşitli etkilerin göz önünde bulundurulmalıdır.
Gelecekte, bu protokol COST-Jet kullanarak yüzey ve sıvı tedavileri yapmak ve tanımlamak için kullanılabilir. Farklı plazma jet tasarımlarının bolluğu arasında benzersiz bir uzak karakter sergileyen kararlı, tekrarlanabilir bir plazma kaynağıdır. Aynı yöntemler sadece COST-Jet kaynağı ile sınırlı değildir ve herhangi bir soğuk atmosferik basınçlı plazma kaynağı ile kullanılmak üzere değiştirilebilir ve uyarlanabilir.

Soğuk atmosferik basınçlı plazmalar (CAP' ler) yüzey işleme uygulamalarına yönelik potansiyelleri nedeniyle son yıllarda daha fazla ilgi çekmektedir. CAP'ler denge dışı özellikleri ile karakterize edilir ve tedavi edilen numuneler üzerinde düşük termal etkiyi korurken yüksek reaktif tür yoğunluğuna sahip karmaşık plazma kimyasını sağlar. Bu nedenle, CAP'ler özellikle biyolojik doku1, 2,3,4tedavisi için düşünülmektedir. Diğer biyomedikal uygulamaların yanı sıra yara dezenfeksiyon ve iyileşmesi, kan pıhtılaşması ve kanser tedavisi için çok sayıda CAP kavramı ve tasarımı başarıyla kullanılmaktadır. Biyolojik dokunun büyük bir kısmı sıvı içerir. Bu nedenle, araştırmalar ayrıca CAP'lerin hücre ortamı veya su5,6,7gibi sıvı yüzeyler üzerindeki etkilerini araştırmaya da giderek daha fazla odaklanmaktadır.
Bununla birlikte, bilimsel sonuçlar genellikle güvenilirlik ve tekrarlanabilirlik sorunlarından muzdariptir8,9,10. Bir yandan, tedavi edilen biyolojik substratlar doğal varyasyonlara tabidir. Öte yandan, biyolojik mekanizmalar nadiren doğrudan plazma süreçlerine (elektrik alanları, UV radyasyon ve uzun ve kısa ömürlü türler vb.) atfedildi. Ayrıca, bu plazma süreçleri bireysel plazma kaynağına ve uygulamasının tam türüne bağlıdır.
Ek olarak, tedavi prosedürlerinin ayrıntılı protokolleri nadiren mevcuttur. Bu, belirli bir plazma parametresinin tedavinin sonucu üzerindeki etkisini izole etmeyi zorlaştırır, bu da elde edilen sonuçları aktarılamaz hale getirir.
Bu nedenle, son zamanlarda, soğuk atmosferik basınçlı plazmalar kullanılarak yüzeylerin, dokuların ve sıvıların tedavisini standartlaştırmak için çeşitli girişimlerde bulunulmuştur. Burada sadece bazı seçilmiş örnekleri sunuyoruz.
<ol><li>Farklı plazma kaynaklarının doğrudan karşılaştırılmasını basitleştirmek için bir referans kaynağı geliştirilmiştir. Düşük basınçlı plazma topluluğundan esinlenerek, gelecekteki biyomedikal araştırmalar için referans kaynağı olarak hizmet edebilecek COST eylem MP 1101 çerçevesinde tekrarlanabilir ve istikrarlı bir deşarj tasarımı (COST-Jet) geliştirilmiştir11.</li>
	<li>Karşılaştırılabilmeyi sağlamak için, bireysel uygulamalar için referans protokolleri geliştirilmiştir. Soğuk atmosferik basınçlı plazmaların antimikrobiyal özelliklerinin karşılaştırılmasını standartlaştırmak için, örneğin, Mann ve arkadaşları, alan birimi başına tedavi süresini normalleştirerek mikroorganizma tedavisi için bir referans protokolü tanımlamaktadır12.</li>
	<li>Daha esnek bir yaklaşım için Kogelheide ve ark. makromoleküller üzerinde plazma kaynaklı kimyasal modifikasyonları araştırmak için bir yöntem geliştirdi13. Sistein ve sistein içeren glutatyon (GSH) gibi izleyici bileşiklerini FTIR ve kütle spektrometresi ile birlikte kullanarak, biyolojik yüzeylerdeki kimyasal modifikasyonları tahmin etmeye çalıştılar. Bu yöntemi kullanarak, COST-Jet, kinPen ve Cinogy DBD gibi çeşitli plazma kaynakları zaten14 , 15,16.</li>
	<li>Tek tek plazma kaynaklarını doğrudan karşılaştırmak için karşılaştırılabilir kontrol parametreleri oluşturulmalıdır. Elektron sıcaklığı, elektron yoğunluğu ve reaktif türlerin akı yoğunlukları gibi temel plazma parametrelerinin atmosferik basınçlı plazmalarda ölçülması zordur, çünkü bu tür plazmalar genellikle geçicidir ve boyutları küçüktür. Bunun yerine, jeneratör gücü, uygulanan voltaj veya ateşleme gibi harici kontrol parametreleri ve ark noktaları, özellikle sonuçları simülasyonlarla karşılaştırırken referans olarak kullanılır17,18. Daha yakın zamanda, ölçülen elektrik enerjisi tüketimi daha güvenilir bir kontrol parametresi olarak kullanılmıştır19,20,21.</li>
</ol>Bu çabalara rağmen, farklı çalışmaların sonuçlarını karşılaştırmak, sadece bir plazma kaynağını bir yüzeye doğru bir şekilde uygulama zorluğu nedeniyle hala imkansız olabilir. Dış elektrik alanlarının etkisi (kompanzasyon devreleri), plazma ve çevresindeki çevre arasındaki geri bildirim döngüleri (korumalı atmosfer), tür taşımacılığı (iyonik rüzgar) ve kontrol parametreleri (voltaj, akım, güç) gibi atmosferik basınçlı plazma uygulamalarıyla çalışırken ele alınması gereken çok sayıda yaygın tuzak vardır.
Bu çalışmanın temel amacı, COST-Jet'in yüzey işlemeleri için uygulanması konusunda kapsamlı ve ayrıntılı bir protokol sağlamaktır. COST-Jet, endüstriyel veya tıbbi kullanım yerine bilimsel referans amaçlı geliştirilmiş güvenilir bir plazma kaynağıdır. Tekrarlanabilir deşarj koşulları ve mevcut çalışmaların geniş bir veritabanını sağlar22,23. COST-Jet homojen, kapasitif olarak birleştirilmiş RF plazmaya dayanmaktadır. Elektrik alanı gaz akışına dik olarak sınırlandırıldığından, yüklü türler çoğunlukla deşarj bölgesinde tutulur ve hedef veya çevredeki atmosferle etkileşime girmez. Ek olarak, laminar gaz akışı plazma atık sularında tekrarlanabilir plazma kimyasal koşulları sağlar.
Bu yazıda, literatürde kullanılan en yaygın zorlukları ele alacak ve olası çözümleri tanıtacağız. Bunlar arasında uygun gaz beslemesi, deşarj kontrolü, ortam atmosferi etkisi ve yüzey hazırlığı bulunur. Burada sunulan protokole uygunluk, ölçümlerin tekrarlanabilirliğini ve karşılaştırılmasını sağlamalıdır.
Protokol, diğer atmosferik basınç kaynakları için de örnek teşkil edebilir. Bireysel gaz akışına ve elektrik alanı yapılandırmasına göre diğer jet plazma kaynakları için rafine edilmelidir. Uygun olduğunda, protokolde olası ayarlamalara dikkat çekmeye çalışacağız. Tedavi edilen örneklere atmosferik basınçlı plazmalar uygulayan çalışmalar yayınlarken açıklanan adımlar dikkate alınmalı ve raporlanmalıdır.

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

treating surfaces with a cold atmospheric pressure plasma using the cost-jet

Son yıllarda, termal olmayan atmosferik basınçlı plazmalar, özellikle biyolojik uygulamalardaki potansiyelleri nedeniyle yüzey tedavileri için yoğun olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, bilimsel sonuçlar genellikle güvenilmez plazma koşullarının yanı sıra karmaşık tedavi prosedürleri nedeniyle tekrarlanabilirlik sorunlarından muzdariptir. Bu sorunu gidermek ve istikrarlı ve tekrarlanabilir bir plazma kaynağı sağlamak için COST-Jet referans kaynağı geliştirilmiştir.
Bu çalışmada COST referans mikroplazma jetini (COST-Jet) kullanarak güvenilir ve tekrarlanabilir yüzey işlemeleri gerçekleştirmek için ayrıntılı bir protokol öneriyoruz. Cost-Jet'in diğer cihazlara ve avantajlı uzak karakterine kıyasla özellikleri ve ortak konular ve tuzaklar tartışılmaktadır. Hem katı hem de sıvı yüzey işlemenin ayrıntılı bir açıklaması sağlanmaktadır. Açıklanan yöntemler çok yönlüdür ve diğer atmosferik basınçlı plazma cihazları için uyarlanabilir.

Yukarıda açıklanan yöntem ve ekipmanları kullanarak COST-Jet'i farklı yüzeylere ve sıvılara örnek olarak uyguladık. Şekil 1, güç kaynağı, gaz besleme sistemi, voltaj ve akım problarının yanı sıra kontrollü bir atmosfer ve mekanik bir deklanşör dahil olmak üzere işlem için kullanılan deneysel kurulumu göstermektedir.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61801/61801fig01.jpg"> Şekil 1: COST-Jet kullanılarak yüzeylerin ve sıvıların plazma tedavisi için kullanılan deneysel kurulum. Besleme gazını arıtmak için soğuk bir tuzak kullanılır. Kontrollü atmosfer, atmosferik basınçta pompalanmış bir vakum odası tarafından gerçekleştirilir. Mekanik deklanşör, katı ve sıvı yüzey işlemenin zaman yönetimini kolaylaştırır. Esnek aşama, plazma jeti ile yüzey arasındaki mesafeyi kontrol etmeyi sağlar. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61801/61801fig01large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
COST-Jet'te uygulanan gerilim ve akım probu kullanılarak, dağılan elektrik gücü hesaplanabilir. Şekil 2, 1 slpm gaz akışı kullanılarak beş farklı COST-Jet cihazında üretilen helyum plazmasında ölçülen elektrik gücünü göstermektedir. Tüm cihazlar benzer davranışlar gösterir. Farklı cihazlar arasındaki sapma, güç ölçümünün belirsizliğinin yanı sıra elektrot mesafesi gibi kurulumlardaki mikroskobik farklılıklardan kaynaklanmaktadır. Reaktif türlerin (örneğin atomik oksijen ve ozon), sıcaklık ve gücün yanı sıra bakterisidal aktivite ölçümlerinin daha ayrıntılı ölçümleri Riedel22tarafından gerçeklenmiştir.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61801/61801fig02.jpg"> Şekil 2: Helyum plazmasında uygulanan voltajın bir fonksiyonu olarak dağıtılmış güç. Veriler beş özdeş COST-Jet cihazını temsil eder34. Yüksek gerilimlerdeki küçük sapmalar, ölçümün belirsizliklerinin yanı sıra gaz deşarj kanalı geometrislerindeki küçük sapmalardan kaynaklanmaktadır22. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61801/61801fig02large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Şekil 3, cost-jet ile 3 dakikalık bir işlem için bir A:C-H filminin gravür profilini, görüntüleme spektroskopik yansıtıcı31kullanılarak ölçülen% 0,5 oksijene sahip 1,4 slpm helyum gaz akışı kullanılarak göstermektedir. Etch deseni plazma atıklarının silindirik simetrisini temsil eden dairesel bir yapı gösterir. Sayısal simülasyonlarla birlikte gravür profillerine dayanarak atomik oksijenin yüzey kaybı olasılığı tahmin edilebilir.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61801/61801fig03.jpg"> Şekil 3: Plazma ile işlenmiş bir A:C-H filminin etch profili. Filmdeki daldırma, 230 V rms voltajda% 0.6 oksijen karışımı ve 3 dk.31 tedavi süresi ile1.4slm helyum gaz karışımı kullanılarak<a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61801/61801fig03large.jpg" target="_blank">kazındı.</a>
Şekil 4, sıvı yüzeyindeki gaz akışının neden olduğu sıvıda meydana gelen girdapları göstermektedir. Sıvıdaki izleyici parçacıklarını aydınlatan bir lazer levha, parçacık görüntü velosimetrisi yoluyla bu parçacıkların yörüngesini ve hızını gözlemlemeyi ve bu nedenle sıvı akışını incelemeyi mümkün kılar32. Çekirdek partiküllerinin ve sıvının benzer yoğunluklarını göz önünde bulundurmak önemlidir, böylece parçacıkların yörüngeleri sıvının hareketini temsil eder. Sıvı akış ölçümlerinin ve sayısal simülasyonların bu görselleştirilmesi ilekarşılaştırılabilir 33. Girdaplar, atık su gazı akışı ile sıvı yüzey arasındaki yüzey sürtünmesi nedeniyledir. Şekil 4 ayrıca plazma jetinin gaz kanalının altındaki sıvı yüzeyin oluşan depresyonu, menisküs olarak adlandırılır. Mavi bir çizgi ile görselleştirilir.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61801/61801fig04.jpg"> Şekil 4: Gaz akışı ile karıştırılan 3 ml sudaki ışıklı mısır nişastası parçacıklarının fotoğrafı. Girdaplar, atık su gazı akışı ile sıvı yüzey arasındaki yüzey sürtünmesi nedeniyledir. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61801/61801fig04large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Treating Surfaces with a Cold Atmospheric Pressure Plasma using the COST-Jet at JoVE.com

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

Bu protokol, katı maddeler ve sıvılar gibi çeşitli yüzeylerin işlenmesi için COST-Jet'in kurulumunu, işlenmesini ve uygulanmasını karakterize etmek için sunulmuştur.

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

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

treating-surfaces-with-cold-atmospheric-pressure-plasma-using-cost

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

3.9K Görüntüleme.  Kiel University. Bu protokol, katı maddeler ve sıvılar gibi çeşitli yüzeylerin işlenmesi için COST-Jet'in kurulumunu, işlenmesini ve uygulanmasını karakterize etmek için sunulmuştur.

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

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.

Plazma Polimerize Hollow Parçacıkların Encapsulation ve Geçirgenlik Özellikleri

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

Mühendislik

Probing and Mapping Electrode Surfaces in Solid Oxide Fuel Cells

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are potentially the most efficient and cost-effective solution to utilization of a wide variety of fuels beyond hydrogen 1-7. The performance of SOFCs and the rates of many chemical and energy transformation processes in energy storage and conversion devices in general are limited primarily by charge and mass transfer along electrode surfaces and across interfaces. Unfortunately, the mechanistic understanding of these processes is still lacking, due largely to the difficulty of characterizing these processes under in situ conditions. This knowledge gap is a chief obstacle to SOFC commercialization. The development of tools for probing and mapping surface chemistries relevant to electrode reactions is vital to unraveling the mechanisms of surface processes and to achieving rational design of new electrode materials for more efficient energy storage and conversion2. Among the relatively few in situ surface analysis methods, Raman spectroscopy can be performed even with high temperatures and harsh atmospheres, making it ideal for characterizing chemical processes relevant to SOFC anode performance and degradation8-12. It can also be used alongside electrochemical measurements, potentially allowing direct correlation of electrochemistry to surface chemistry in an operating cell. Proper in situ Raman mapping measurements would be useful for pin-pointing important anode reaction mechanisms because of its sensitivity to the relevant species, including anode performance degradation through carbon deposition8, 10, 13, 14 ("coking") and sulfur poisoning11, 15 and the manner in which surface modifications stave off this degradation16. The current work demonstrates significant progress towards this capability. In addition, the family of scanning probe microscopy (SPM) techniques provides a special approach to interrogate the electrode surface with nanoscale resolution. Besides the surface topography that is routinely collected by AFM and STM, other properties such as local electronic states, ion diffusion coefficient and surface potential can also be investigated17-22. In this work, electrochemical measurements, Raman spectroscopy, and SPM were used in conjunction with a novel test electrode platform that consists of a Ni mesh electrode embedded in an yttria-stabilized zirconia (YSZ) electrolyte. Cell performance testing and impedance spectroscopy under fuel containing H2S was characterized, and Raman mapping was used to further elucidate the nature of sulfur poisoning. In situ Raman monitoring was used to investigate coking behavior. Finally, atomic force microscopy (AFM) and electrostatic force microscopy (EFM) were used to further visualize carbon deposition on the nanoscale. From this research, we desire to produce a more complete picture of the SOFC anode.

We present a unique platform for characterizing electrode surfaces in solid oxide fuel cells (SOFCs) that allows simultaneous performance of multiple characterization techniques (e.g. in situ Raman spectroscopy and scanning probe microscopy alongside electrochemical measurements). Complementary information from these analyses may help to advance toward a more profound understanding of electrode reaction and degradation mechanisms, providing insights into rational design of better materials for SOFCs.

Katı Oksit Yakıt Hücreleri Elektrot Yüzeyler Sondalama ve Haritalama

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are potentially the most efficient and cost-effective solution to utilization of a wide variety of fuels beyond hydrogen ...

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.

Aşırı basınç ve Sıcaklıklarda sentezi ve mikrodifraksiyon

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

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra shallow and sharp doping profiles at the nanometer scale. In MLCD process the dopant source is a monolayer containing dopant atoms.
In this article a detailed procedure for surface doping of silicon substrate as well as silicon nanowires is demonstrated. Phosphorus dopant source was formed using tetraethyl methylenediphosphonate monolayer on a silicon substrate. This monolayer containing substrate was brought to contact with a pristine intrinsic silicon target substrate and annealed while in contact. Sheet resistance of the target substrate was measured using 4 point probe. Intrinsic silicon nanowires were synthesized by chemical vapor deposition (CVD) process using a vapor-liquid-solid (VLS) mechanism; gold nanoparticles were used as catalyst for nanowire growth. The nanowires were suspended in ethanol by mild sonication. This suspension was used to dropcast the nanowires on silicon substrate with a silicon nitride dielectric top layer. These nanowires were doped with phosphorus in similar manner as used for the intrinsic silicon wafer. Standard photolithography process was used to fabricate metal electrodes for the formation of nanowire based field effect transistor (NW-FET). The electrical properties of a representative nanowire device were measured by a semiconductor device analyzer and a probe station.

A detailed procedure for surface doping of Silicon interfaces is provided. The ultra-shallow surface doping is demonstrated by using phosphorus containing monolayers and rapid annealing process. The method can be used for doping of macroscopic area surfaces as well as nanostructures.

Organofosfor Bileşikleri Kullanma Silikon Yüzeyler ve Nanotellerin monolayer İletişim Doping

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

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.

Nasıl herhangi bir ilave Ateşleyici olmadan bir Atmosferik Basınç Mikrodalga Plazma Torch tutuşturmak için

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 ...

Blast Quantification Using Hopkinson Pressure Bars

Near-field blast load measurement presents an issue to many sensor types as they must endure very aggressive environments and be able to measure pressures up to many hundreds of megapascals. In this respect the simplicity of the Hopkinson pressure bar has a major advantage in that while the measurement end of the Hopkinson bar can endure and be exposed to harsh conditions, the strain gauge mounted to the bar can be affixed some distance away. This allows protective housings to be utilized which protect the strain gauge but do not interfere with the measurement acquisition. The use of an array of pressure bars allows the pressure-time histories at discrete known points to be measured. This article also describes the interpolation routine used to derive pressure-time histories at un-instrumented locations on the plane of interest. Currently the technique has been used to measure loading from high explosives in free air and buried shallowly in various soils.

This protocol details the use of Hopkinson pressure bars to measure reflected blast loading from near-field explosive events. It is capable of interpolating a pressure-time history at any point on a reflective boundary and as such can be used to fully characterize the spatial and temporal variations in loading produced.

Blast Ölçümü Hopkinson Basınç Barlar kullanma

Near-field blast load measurement presents an issue to many sensor types as they must endure very aggressive environments and be able to measure pressures ...

The Measurement of Unsteady Surface Pressure Using a Remote Microphone Probe

Microphones are widely applied to measure pressure fluctuations at the walls of solid bodies immersed in turbulent flows. Turbulent motions with various characteristic length scales can result in pressure fluctuations over a wide frequency range. This property of turbulence requires sensing devices to have sufficient sensitivity over a wide range of frequencies. Furthermore, the small characteristic length scales of turbulent structures require small sensing areas and the ability to place the sensors in very close proximity to each other. The complex geometries of the solid bodies, often including large surface curvatures or discontinuities, require the probe to have the ability to be set up in very limited spaces. The development of a remote microphone probe, which is inexpensive, consistent, and repeatable, is described in the present communication. It allows for the measurement of pressure fluctuations with high spatial resolution and dynamic response over a wide range of frequencies. The probe is small enough to be placed within the interior of typical wind tunnel models. The remote microphone probe includes a small, rigid, and hollow tube that penetrates the model surface to form the sensing area. This tube is connected to a standard microphone, at some distance away from the surface, using a "T" junction. An experimental method is introduced to determine the dynamic response of the remote microphone probe. In addition, an analytical method for determining the dynamic response is described. The analytical method can be applied in the design stage to determine the dimensions and properties of the RMP components.

Here, we present a protocol to measure, with high spatial resolution, the unsteady surface pressure in turbulent flows. This method demonstrates the construction of a remote microphone probe (RMP) and the determination of its frequency-dependent, complex transfer function. An analytical determination of the dynamic response is presented and validated.

Uzak Mikrofon Probe kullanarak Kararsız Yüzey Basınç Ölçümü

Microphones are widely applied to measure pressure fluctuations at the walls of solid bodies immersed in turbulent flows. Turbulent motions with various ...

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.

Bir Atmosfer Basıncı Plazma Kurulum Reaktif Türler Oluşumu Araştırma

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

Spark Plasma Sintering Apparatus Used for the Formation of Strontium Titanate Bicrystals

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with one twist grain boundary. This apparatus utilizes high uniaxial pressure and a pulsed direct current for rapid consolidation of material. Diffusion bonding of strontium titanate bicrystals without fracture, in a spark plasma sintering apparatus, is possible at high pressures due to the unusual temperature dependent plasticity behavior of strontium titanate. We demonstrate a method for the successful formation of bicrystals at accelerated time scales and lower temperatures in a spark plasma sintering apparatus compared to bicrystals formed by conventional diffusion bonding parameters. Bond quality was verified by scanning electron microscopy. A clean and atomically abrupt interface containing no secondary phases was observed using transmission electron microscopy techniques. Local changes in bonding across the boundary was characterized by simultaneous scanning transmission electron microscopy and spatially resolved electron energy-loss spectroscopy.

A viable technique for the formation of strontium titanate bicrystals at high pressure and fast heating rate via the spark plasma sintering apparatus is developed.

Stronsiyum Titanate Bicrystals Oluşumunda Kullanılan Plazma Sinterleme Aparatı Spark

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with ...

Pool-Boiling Heat-Transfer Enhancement on Cylindrical Surfaces with Hybrid Wettable Patterns

In this study, pool-boiling heat-transfer experiments were performed to investigate the effect of the number of interlines and the orientation of the hybrid wettable pattern. Hybrid wettable patterns were produced by coating superhydrophilic SiO2 on a masked, hydrophobic, cylindrical copper surface. Using de-ionized (DI) water as the working fluid, pool-boiling heat-transfer studies were conducted on the different surface-treated copper cylinders of a 25-mm diameter and a 40-mm length. The experimental results showed that the number of interlines and the orientation of the hybrid wettable pattern influenced the wall superheat and the HTC. By increasing the number of interlines, the HTC was enhanced when compared to the plain surface. Images obtained from the charge-coupled device (CCD) camera indicated that more bubbles formed on the interlines as compared to other parts. The hybrid wettable pattern with the lowermost section being hydrophobic gave the best heat-transfer coefficient (HTC). The experimental results indicated that the bubble dynamics of the surface is an important factor that determines the nucleate boiling.

Pool-boiling heat-transfer experiments were carried out to observe the effects of hybrid wettable patterns on the heat-transfer coefficient (HTC). The parameters of investigation are the number of interlines and the pattern orientation of the modified wettable surface.

Hibrid Sulandınlabilir Desenler Silindirik Yüzeylerde Pool-Kaynama Isı Transferinin Geliştirilmesi

In this study, pool-boiling heat-transfer experiments were performed to investigate the effect of the number of interlines and the orientation of the ...