Two types of atmospheric pressure plasma jet : construction and features

• Autorzy: Babij M. , Kowalski Z. W.

Identyfikatory

DOI

10.15199/ELE-2014-165

Warianty tytułu

PL

Dwa rodzaje atmosferycznego źródła plazmowego : konstrukcja i właściwości

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The nonthermal atmospheric pressure plasma jet (APPJ), that can be dated back to 1960 s, can be generated in many different gases, different types of discharge setups under various power supplies and using different electrical excitations, and operating modes. The dielectric barrier discharge (DBD) plasma jet is a classical example of that kind of nonthermal APPJ. A noble gas passes through the dielectric tube at certain flow rates and when the discharge is ignited, the plasma jet (plume) is launched into the ambient through the nozzle of the tube. This kind of discharge generates low-temperature plasmas that are suitable for the atomization of volatile species and can also be served as an ionization source for ambient mass spectrometry and ion mobility spectrometry. The paper presents two types of source (made in Wrocław University of Technology) based on a plasma jet established at the end of a capillary dielectric barrier discharge at atmospheric pressure.

PL

Atmosferyczny dżet (strumień) plazmowy, ADP, może być generowany w różnych gazach, różnego rodzaju wyładowaniach, przy użyciu różnorodnych układów zasilania, elektrycznego wzbudzenia i sposobów działania. Klasycznym przykładem nietermicznego ADP jest barierowy dżet plazmowy wykorzystujący wyładowanie barierowe (dielectric barrier discharge, DBD), w którym szlachetny gaz przepływa przez dielektryczną rurkę z określoną szybkością i kiedy zapali się wyładowanie, strumień (dżet) plazmy ‘wystrzeliwuje’ na zewnątrz przez wylot (dyszę) rurki. Ten rodzaj wyładowania generuje plazmę niskotemperaturową, odpowiednią do atomizacji lotnych substancji, która może także być stosowana jako źródło jonizujące w spektrometrii mas realizowanej przy ciśnieniu atmosferycznym (ambient mass spectrometry) i spektrometrii ruchliwości jonów. Artykuł prezentuje dwa rodzaje źródeł wytwarzających atmosferyczny dżet plazmowy ulokowany na końcu kapilarnego wyładowania barierowego.

Słowa kluczowe

EN

atmospheric pressure plasma jet; needle plasma jet; dielectric barrier discharge; piezoelectric transformer-based converter

PL

dysza plazmowa; plazmowe źródło ostrzowe; wyładowanie barierowe (DBD); konwerter z przetwornikiem piezoelektrycznym

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 55, nr 10
• Strony: 30--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., il., rys.

Twórcy

autor

Babij M.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki

autor

Kowalski Z. W.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki

Bibliografia

• [1] Starostin S. A., Premkumar P. A., Creatore M., de Vries H., Paffen R. M. J., and van de Sanden M. C. M., High current diffuse dielectric barrier discharge in atmospheric pressure air for the deposition of thin silica-like films, Applied Physics Letters, 96 (2010) 061502.
• [2] Fernández-Gutierrez S. A., Pedr P. D., Pitts M. J., and Powers J., Cold Atmospheric-Pressure Plasmas Applied to Active Packaging of Apples, IEEE Transactions on Plasma Science, 38 (2010) 957.
• [3] Vandamme M., Robert E., Lerondel S., Sarron V., Ries D., Dozias S., Sobilo J., Gosset D., Kieda C., Legrain B., Pouvesle J.-M., and Le Pape A., ROS implication in a new antitumor strategy based on non-thermal plasma, International Journal of Cancer, 130 (2012) 2185.
• [4] Schütze A., Jeong J. Y., Babayan S. E., Park J., Selwyn G. S., and Hicks R. F., The Atmospheric-Pressure Plasma Jet: A Review and Comparison to Other Plasma Sources, IEEE Transactions on Plasma Science, 26 (1998) 1685.
• [5] Bogaerts A., Neyts E., Gijbels R., and van der Mullen J., Review. Gas discharge plasmas and their applications, Spectrochimica Acta Part B, 57 (2002) 609.
• [6] Nehra V., Kumar A., and Dwivedi H. K., Atmospheric Non-Thermal Plasma Sources, International Journal of Engineering, 2 (2007) 53.
• [7] Wen-Chao Zhu, Qing Li, Xi-Ming Zhu, and Yi-Kang Pu, Characteristics of atmospheric pressure plasma jets emerging into ambient air and helium, J. Phys. D: Appl. Phys., 42 (2009) 202002.
• [8] Franzke J., The micro-discharge family (dark, corona, and glowdischarge) for analytical applications realized by dielectric barriers, Anal. Bioanal. Chem., 395 (2009) 549.
• [9] Shashurin A., Keidar M., Bronnikov S., Jurjus R. A., and Stepp M. A., Living tissue under treatment of cold plasma atmospheric jet, Applied Physics Letters, 93 (2008) 181501.
• [10] Yong Cheol Hong, Won Seok Kang, Yoo Beom Hong, Won Ju Yi, and Han Sup Uhm, Atmospheric pressure air-plasma jet evolved from microdischarges: Eradication of E. coli with the jet, Physics of Plasmas, 16 (2009) 123502.
• [11] Seo Y. S., Lee H. W., Kwon H. C., Choi J., Lee S. M., Woo K. C., Kim K. T., and Lee J. K., A study on characterization of atmospheric pressure plasma jets according to the driving frequency for biomedical applications, Thin Solid Films, 519 (2011) 7071.
• [12] Olenici-Craciunescu S. B., Michels A., Meyer C., Heming R., Tombrink S., Vautz W., and Franzke J., Characterization of a capillary dielectric barrier plasma jet for use as a soft ionization source by optical emission and ion mobility spectrometry, Spectrochimica Acta Part B, 64 (2009) 1253.
• [13] Olenici-Craciunescu S. B., Müller S., Michels A., Horvatic V., Vadla C., and Franzke J., Spatially resolved spectroscopic measurements of a dielectric barrier discharge plasma jet applicable for soft ionization, Spectrochimica Acta Part B, 66 (2011) 268.
• [14] Panousis E., Merbahi N., Clément F., Ricard A., Yousfi M., Papageorghiou L., Loiseau J.-F., Eichwald O., Held B., and Spyrou N., Atmospheric Pressure Dielectric Barrier Discharges Under Unipolar and Bipolar HV Excitation in View of Chemical Reactivity in Afterglow Conditions, IEEE Transactions on Plasma Science, 37 (2009) 1004.
• [15] Alonso J. M., Ordiz C., Dalla Costa M. A., Ribas J., and Cardesín J., High-Voltage Power Supply for Ozone Generation Based on Piezoelectric Transformer, IEEE Transactions on Industry Applications, 45 (2009) 1513.
• [16] Fu-Sheng Pai, Chung-Lun Ou, and Shyh-Jier Huang, Plasma-Driven System Circuit Design With Asymmetrical Pulsewidth Modulation Scheme, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 58 (2011) 4167.
• [17] Díez R., Piquet H., Cousineau M., and Bhosle S., Current-Mode Power Converter for Radiation Control in DBD Excimer Lamps, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 59 (2012) 1912.
• [18] Yuanmao Y., Cheng K. W. E., and Ding K., A Novel Method for Connecting Multiple Piezoelectric Transformer Converters and its Circuit Application, IEEE Transactions on Power Electronics, 27 (2012) 1926.
• [19] Horsley E. L., Carazo A. V, Nguyen-Quang N., Foster M. P, And Stone D. A., Analysis of Inductorless Zero-Voltage-Switching Piezoelectric Transformer-Based Converters, IEEE Transactions on Power Electronics, 27 (2012) 2471.
• [20] Amjad M., Salam Z., Facta M., and Ishaque K, Design and Development of a High-Voltage Transformer-less Power Supply for Ozone Generators Based on a Voltage-fed Full Bridge Resonant Inverter, Journal of Power Electronics, 12 (2012) 287.
• [21] Kangil Kim, Geunyoung Kim, Yong Cheol Hong, and Sang Sik Yang, A cold micro plasma jet device suitable for bio-medical applications, Microelectronic Engineering, 87 (2010) 1177.
• [22] Babij M., Gotszalk T., Kowalski Z. W., Nitsch K., Silberring J., and Smoluch M., Miniature plasma jet for mass spectrometry, Proc. of SPIE, 8902 (2013) 890208.
• [23] Stoffels E., Kieft I. E., Sladek R. E. J., van den Bedem L. J. M., van der Laan E. P., and Steinbuch M., Plasma needle for in vivo medical treatment: recent developments and perspectives, Plasma Sources Sci. Technol., 15 (2006) S169.
• [24] Goree J., Bin Liu, Drake D., and Stoffels E., Killing of S. mutans Bacteria Using a Plasma Needle at Atmospheric Pressure, IEEE Transactions on Plasma Science, 34 (2006) 1317.
• [25] Dudek D., Bibinov N., Engemann J., and Awakowicz P., Direct current plasma jet needle source, Journal of Physics D: Applied Physics, 40 (2007) 7367.