Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Thermal imaging of surfaces treated by cooled plasma jet

Krupski P., Stryczewska H. D.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2018

|

R. 94, nr 4

79--82

EN

This paper presents the review of methods of plasma temperature decreasing which is performed in atmospheric pressure plasma jet reactors. Special attention is given here to the solution with active cooling system which comprises gas processor and the area of plasma. Nonthermal properties are obtained inside a specifically constructed nozzle which, in this case, serves two functions- that of a zero-potential electrode and the one of an evaporator in a cooling circuit. The produced plasma has much lower temperature than the one produced in nozzle reactors without the cooling system. The experimental part of the paper contains thermal images which show the distribution of temperatures on a surface which is being subject to plasma treatment. Polymer and cellulose were both chosen as representative surfaces.

PL

W artykule przedstawiono przegląd metod obniżania temperatury plazmy wytwarzanej w reaktorach plazmowych z dyszą, pracujących przy ciśnieniu atmosferycznym. Szczególną uwagę poświęcono rozwiązaniu z aktywnym systemem chłodzenia, który obejmuje gaz procesowy i obszar plazmy. Nietermiczne właściwości, uzyskuje się wewnątrz specjalnie skonstruowanej dyszy, która w tym przypadku pełni równocześnie dwie funkcje: elektrody o potencjale zerowym, oraz parownika w obiegu chłodniczym. Wytwarzana w ten sposób plazma ma temperaturę znacznie niższą, niż powstająca w reaktorach dyszowych bez systemu chłodzenia. Część eksperymentalna artykułu zawiera termogramy obrazujące rozkład temperatur na powierzchni poddawanej obróbce plazmowej. Jako powierzchnie reprezentatywne wybrano popularny polimer oraz celulozę.

2

Metody obniżania temperatury plazmy w reaktorach plazmowych typu Plasma Jet

Krupski P., Stryczewska H. D.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Łódzka

|

2017

|

z. 127

45--56

PL

W artykule przedstawiono przegląd metod obniżania temperatury plazmy wytwarzanej w reaktorach plazmowych z dyszą, pracujących przy ciśnieniu atmosferycznym. Szczególną uwagę poświęcono rozwiązaniu z aktywnym systemem chłodzenia, który obejmuje gaz procesowy i obszar plazmy. Nietermiczne właściwości uzyskuje się wewnątrz specjalnie skonstruowanej dyszy, która w tym przypadku pełni równocześnie dwie funkcje: elektrody o potencjale zerowym, oraz parownika w obiegu chłodniczym. Wytwarzana w ten sposób plazma ma temperaturę znacznie niższą, niż powstająca w reaktorach tego typu, bez systemu ochładzania. Opisywany system chłodzenia cechuje znaczna efektywność, co zostało dowiedzione pomiarami z zastosowaniem czujników termoelektrycznych a także zapisami z kamery termowizyjnej. Zaproponowane rozwiązanie wykazuje potencjał aplikacyjny nie tylko w obszarze medycznym i biotechnologicznym, ale także podczas obróbki materiałów wrażliwych na wysokie temperatury, których przykładem mogą być polimery o stosunkowo niskim progu termoplastyfikacji.

EN

The article presents a review of temperature decreasing of plasma produced in atmospheric pressure plasma jet reactors. Special focus was put on a solution with an active cooling system that involves working gas and plasma area. Non-thermal plasma properties are obtained inside the specially-constructed jet, which, in this case has two functions: zero-potential electrode and evaporator in cooling circulation system. The plasma which is produced in those types of reactors has significantly lower temperature than the one produced in jets without a cooling system. The described system is characterized by a great efficiency, which has been proved by measurements with the use of thermoelectric sensors and images from thermal imaging camera. The proposed solution shows an applicatory potential not only in medical and biotechnological fields, but also during the treatment of high temperature-susceptible materials which are represented by low threshold of thermo plasticisation.

3

Modelling of new generation plasma optical devices

Litovko I. V., Goncharov A. A., Dobrovolskiy A. N., Naiko L. V., Naiko I. V.

Nukleonika

|

2016

|

Vol. 61, No. 2

207--212

EN

The paper presents new generation plasma optical devices based on the electrostatic plasma lens configuration that opens a novel attractive possibility for effective high-tech practical applications. Original approaches to use of plasma accelerators with closed electron drift and open walls for the creation of a cost- -effective low-maintenance plasma lens with positive space charge and possible application for low-cost, low-energy rocket engine are described. The preliminary experimental, theoretical and simulation results are presented. It is noted that the presented plasma devices are attractive for many different applications in the state-of-the-art vacuum-plasma processing.

4

Wybrane metody pomiaru temperatury plazmy w reaktorach typu jet

Terebun P., Krupski P., Kwiatkowski M., Samoń R., Diatczyk J., Pawłat J., Stryczewska H.

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2015

|

nr 3

43--46

PL

Z punktu widzenia fizyki plazmy, temperatura jest niezwykle ważnym parametrem określającym rodzaj i energię cząstek plazmy, a tym samym jej właściwości chemiczne i elektryczne. Ma to szczególne znaczenie w przypadku reaktorów typu jet, których obszar zastosowań w biotechnologii i medycynie ograniczony jest min. maksymalnymi dopuszczalnymi temperaturami gazu wylotowego. Praca przedstawia wybrane metody pomiaru temperatury plazmy nierównowagowej wytwarzanej w reaktorach typu jet. Ze względu na rodzaj i cel pomiaru, jako szczególnie przydatne metody opisano: termopary (temperatura gazu), sondy elektrostatyczne (temperatura elektronów) oraz metody spektroskopowe (temperatura wzbudzenia atomów i jonów).

EN

In plasma physics, the temperature is an extremely important parameter which determinates the type and energy of plasma particles, and thus their chemical and electrical properties. This is particularly important in biotechnology and medicine, where use of plasma jet reactor is limited by maximum permitted temperature of exhaust gas. The article presents selected methods of temperature measuring in non-equilibrium plasma produced in jet reactors. Due to the nature and purpose of measurement, as a particularly useful methods were described: thermocouple (the gas temperature), electrostatic probe (electron temperature) and spectroscopic methods (temperature excitation of atoms and ions).

5

Wpływ warunków natryskiwania plazmowego LPPS oraz PS-PVD na mikrostrukturę warstw NiCoCrAlY oraz YSZ

Góral M., Kotowski S., Kubaszek T., Dychtoń K., Sieniawski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

691--694

PL

Natryskiwanie plazmowe w warunkach obniżonego ciśnienia (Low Pressure Plasma Spraying – LPPS) oraz osadzanie warstw z fazy gazowej z odparowaniem za pomocą palnika plazmowego (Plasma Spray – Physical Vapour Deposition – PS-PVD) to jedne z najbardziej zaawansowanych metod wytwarzania warstwy przejściowej oraz warstwy ceramicznej powłokowych barier cieplnych (Thermal Barrier Coating – TBC). Warstwy na osnowie wieloskładnikowego stopu typu NiCoCrAlY otrzymane metodą LPPS charakteryzuje mała ilość tlenków, dlatego mogą być zastosowane jako warstwa przejściowa w powłokach TBC. Metoda PS-PVD umożliwia odparowanie materiału – w szczególności materiałów ceramicznych, takich jak tlenek cyrkonu stabilizowany tlenkiem itru (Yttria Stabilized Zirconia – YSZ), uzyskując warstwy o strukturze kolumnowej stosowane w powłokach TBC. W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostruktury warstw typu NiCoCrAlY wytworzonych z proszku AMDRY 997 oraz warstw ceramicznych YSZ wytworzonych z proszku METCO 6700 na podłożu żarowytrzymałego stopu niklu typu Inconel 617. Badania przeprowadzono, stosując mikroskopię świetlną i elektronową. Oceniono wpływ parametrów procesów LPPS oraz PS-PVD na mikrostrukturę i grubość otrzymanych warstw NiCoCrAlY i warstw ceramicznych. Uzyskane wyniki wskazują, że warstwę przejściową typu NiCoCrAlY i warstwę ceramiczną cechują właściwości umożliwiające stosowanie ich w powłokowych barierach cieplnych. Słowa kluczowe: natryskiwanie plazmowe w warunkach obniżonego ciśnienia LPPS, osadzanie warstw z fazy gazowej z odparowaniem za pomocą palnika plazmowego PS-PVD, warstwa na osnowie wieloskładnikowego stopu typu NiCoCrAlY, warstwa ceramiczna YSZ.

EN

In this work an advanced technology of Thermal Barrier Coatings (TBC) deposition called Low Pressure Plasma Spraying (LPPS) and Plasma Spray – Physical Vapour Deposition (PS-PVD) was described. The LPPS technology enables the deposition MCrAlY coatings without oxides, widely used as a metallic bond coat in TBC. The PS-PVD technology enables vaporization of ceramic materials such as Yttria Stabilized Zirconia (YSZ) and deposition of columnar microstructure. NiCoCrAlY coatings was deposited from AMDRY 997 powder and YSZ coatings was deposited from METCO 6700 powder on the Inconel 617 substrate. The influence of a set LPPS and PS-PVD process condition on the properties of the deposited coatings has been described. The measurement of coating thickness was conducted by light microscopy method and statistical analysis was done as well. The results shows that NiCoCrAlY bond coat and YSZ deposited by LPPS and PS-PVD method have the appropriate properties and can be used in TBC.

6

Graphite-like and polymer-like carbon films formation from Graphite-like and polymer-like carbon films formation from Ar/C2H2 at atmospheric pressure by plasma jet

Grigonis A., Marcinauskas L., Valinčius V.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2010

|

R. 86, nr 7

72-74

EN

A carbon films were deposited on the steel substrates from argon-acetylene gas mixture at atmospheric pressure by plasma jet chemical vapor deposition. The Ar/C2H2 gas volume ratio was 150:1, while the distance between plasma torch nozzle exit and the samples was 0.005-0.02 m. Scanning electron microscopy analysis revealed that the growth rate and surface roughness of the coatings increases with the distances. The hydrogen and oxygen concentrations (RBS, ERD data) in the films increase with the increase of the deposition distance. Raman spectroscopy indicated that the film prepared at 0.005 m has the highest sp3 C-C fraction, while the coating deposited at 0.02 m consist from polymeric CHx bonds.

PL

Na substratach stalowych osadzano powłoki węglowe z gazowej mieszaniny argonu i-acetylenu poprzez wspomagane plazmowo chemiczne osadzanie z fazy gazowej przy ciśnieniu atmosferycznym. Stosunek objętościowy gazów w Ar/C2H2 wynosił 150:1, a odległość pomiędzy wylotem palnika plazmowego i próbkami – 0,005-0,02 m. Skaningowa mikroskopia elektronowa wykazała, że szybkość wzrostu i szorstkość powłok rosną wraz z odległością. Koncentracje wodoru i tlenu (dane RBS i ERD) w powłokach rosną wraz ze wzrostem odległości osadzania. Spektroskopia ramanowska wykazała, że powłoka osadzona z odległości 0,005 m miała najwyższą zawartość sp3 C-C , podczas gdy powłoka osadzona z odległości 0,02m składała się z polimerowych wiązań CHx.

7

Deposition of PZT on copper-coated polymer films

Suchaneck G., Volkonskiy O., Gerlach G., Hubicka Z., Dejneka A., Jastrabik L., Gunther S., Schultheiss E.

Materiały Ceramiczne

|

2010

|

T. 62, nr 4

456-460

EN

In this work we analyze the deposition process of (111)-textured Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) thin perovskite films directly on copper-coated polymer films. Cu thin films with a thickness of about 200 nm were deposited by DC sputtering in a reel-to-reel processing system onto KaptonŽ HN films with a thickness of 25 žm comprising an in-situ reactively sputtered dielectric TiO2-x adhesion layer. PZT thin films with a thickness of 200 to 400 nm were deposited using a pulse-modulated RF plasma jet system consisting of a hollow cathode for reactive sputtering.

PL

W pracy analizujemy proces osadzania cienkiej powłoki perowskitowej, złożonej z Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) o teksturze (111), bezpośrednio na powłokach polimerowych pokrytych miedzią. Cienkie powłoki Cu o grubości około 200 nm zostały osadzone za pomocą stałoprądowego rozpylania jonowego, w układzie przetwarzania szpula na szpulę, na powłoki KaptonŽ HN o grubości 25 žm, zawierające in-situ reakcyjnie rozpyloną adhezyjną warstwę dielektryczną TiO2-x. Cienkie powłoki PZT o grubości od 200 do 400 nm osadzano przy pomocy układu z palnikiem plazmowym modulowanym impulsowo z częstotliwością radiową (RF), zawierającego katodę wnękową, przeznaczoną do rozpylania reakcyjnego.

8

Atmospheric pressure plasma jet for treatment of polymers

Wolter M., Bornholdt S., Häckel M., Kersten H.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2009

|

Vol. 37, nr 2

730-734

EN

Purpose: Polymers are commonly used as packing materials as well as for optical and microelectronic applications. For these purposes different requirements like impermeability for different gases, scratching firmness and electrical conductivity are demanded. Since, polymers usually do not exhibit these attributes a surface modification is necessary. Design/methodology/approach: This paper describes possibilities for coating of polymers with a cold atmospheric pressure plasma jet (APPJ). Due to the rather low temperature of the process the plasma jet is suitable for the treatment of temperature-sensitive materials with melting points below 150°C. For coating of polymers the organic precursor Hexamethyldisiloxane (HMDSO) has been used to deposit silicon oxide layers on surface. Findings: Spatial distributions of reactive species have been measured by optical emission spectroscopy (OES) in the range between 280 and 1100 nm during the plasma process. The energy influx to the substrate was determined by thermal probe measurements. For the affirmation of the chemical composition of the surface X-ray photon spectroscopy (XPS) has been performed. Practical implications: It could be confirmed that SiOx thin film deposition on polymeric substrate using commercially available APPJ with no internal precursor feeding is possible. Originality/value: The examinations of atmospheric pressure plasma jet for treatment of polymers.

9

Wybrane zagadnienia pomiarów dynamicznych temperatury strumienia plazmy niskotemperaturowej

Sarba R.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Konferencje

|

2007

|

T. 2, z. 25

489-496

PL

Praca zawiera eksperymentalną weryfikację przekształceń przebiegów czasowych temperatury spoiny termoelementu na rozkład temperatury strumienia gorącego gazu. Badano wpływ prędkości trawersowania na błąd przekształcenia. Przedstawiono założenia modelu przekształceń oraz model fizyczny badanego procesu.

EN

This paper reports an experimental and theoretical study of the conversion of dynamic temperature recorded by thermocouple on the real temperature distribution in the flux of hot gas. Experimental part this paper include: measurements of temperature distribution of hot gas flux in using thermocouples of different diameters traversing the flux in different distance from nozzle and with different velocities. Experimental measurements of temperature distribution in the flux of hot gas were performed in regions of the flux where gas temperature is greater then melting point of thermocouple. Calculation of dynamic conversion temperature of thermo couple are realized by matrixes coefficients which is obtained by experimental expertise or theoretical analysis. Temperature distribution in plasma jet has been simulated. The results of experimental dynamic measurements of temperature in hot flux gas are compared with theoretical prediction.

10

Plasma jet generation by flyer disk collision with massive target

Kasperczuk A., Pisarczyk T., Borodziuk S., Gus'kov S. Y., Ullschmied J., Krousky E., Masek K., Pfeifer M., Rohlena K., Skala J., Kalal M., Limpouch J., Pisarczyk P.

Optica Applicata

|

2007

|

Vol. 37, nr 1-2

73-82

EN

In this paper, results from experiments with Al flyer targets (disks with a diameter of 300 mm and a thickness of 6 mm) accelerated at first to high velocities by PALS iodine laser pulses (with an energy of 130 J, pulse duration of 400 ps, a wavelength of 1.315 mm, and laser spot diameter of 250 mm), subsequently creating craters after their collisions with massive Al targets (placed at a distance of the order of 200 mm) are presented. To measure the plasma density evolution a three frame interferometric system was employed. The experimental results demonstrate that the flyer disk-massive target collision generates an axial plasma jet corresponding to a flat shock wave propagating in a massive target. This form of the shock wave was deduced from a crater trapezoidal shape which was reconstructed by means of crater replica technique.

11

Metoda obliczania rozkładu temperatury łuku ściśniętego ściankami kanału wyładowczego mikroplazmotronu

Kruczinin A.M., Sawicki A.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2004

|

R. 80, nr 11

1176-1179

PL

W artykule opisano podstawowe właściwości łuku elektrycznego wysokiego ciśnienia w turbulentnym i laminarnym przepływach gazu. Na podstawie modelu łuku dwuwarstwowego określono rozkład strumieni cieplnych w kolumnie. Rozwiązano równanie energii łuku cylindrycznego. Obliczono rozkład temperatury w kolumnie łuku ściśniętej ściankami mikroplazmotronu. Oceniono dokładność danych, zawierających charakterystyki cieplnofizyczne powietrza, przez porównanie wyników obliczeń z pomierzonymi rozkładami temperatury łuku.

EN

The basic properties of a high-pressure electrical arc within a turbulent and a laminar gas flows are described. The distribution of heat fluxes in the column is determined according to the two-layer arc model. The equation of the energy of a cylindrical arc is solved. The temperature distribution in the arc column contained in the plasma jet generator is obtained. The accuracy of the thermophysical characteristics of air is assessed by the comparison of the calculated results with the empirically measured distribution of the arc temperature.

12

Influence of powerful pulses of hydrogen plasma upon materials in PF-1000 device

Pimenov V., Gribkov V., Dubrovsky A., Mezzetti F., Scholz M., Ugaste U., Dyomina E., Ivanov L., Maslyaev S., Miklaszewski R., Borowiecki M., De Chiara P., Pizzo L., Szydlowski A., Volobuev I. V.

Nukleonika

|

2002

|

Vol. 47, nr 4

155-162

EN

The results of experimental investigations of powerful hydrogen plasma jets and fast ion beams interaction with various materials (austenitic chromium-manganese steels, pure vanadium, tungsten, graphite, copper, and their alloys: Cu-4 mass% Ni and Cu-10 mass% Ga) are presented. The materials were placed on the discharge axis of the PF-1000 device and irradiated with fluxes of fast ions (of energy in the range from tens keV up to several MeV) and with plasma streams (of power flux density q~(108 109) W/cm2). It was found that the fast ions and plasma streams caused different damages to the aforementioned materials. A diverse character of the damages to the individual investigated material was revealed. Some peculiarities of the process as well as the correlation between the surface density of the "macroscopic" structural defects (blisters and craters) and the fluence of the fast ions implanted in the specimen are discussed.

13

Plasma Processing of Incineration Ashes

Huczko A., Chojecki G., Golimowski J., Kowalska J., Dziadko D., Tanaka H., Ishigaki T.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2002

|

Vol. 9, nr 1

9-20

EN

Practical applicability of thermal plasma in the remediation of solid residuals resulting from the incineration of various wastes has been presented. There is a growing concem regarding the final disposal of waste incineration residuals, e.g. bottom and fly ashes. These "secondary" wastes can threaten the environment, mostly due to relatively high leachability of heavy metals and the possibility of desorption of polychlorinated dibenzodioxins (PCDDs) and dibenzofurans (PCDFs). In the present study plasma melting of incineration residuals was performed in a DC plasma jet, a DC rotating arc and RF plasma. Ashes were pneumatically transported into the plasma. The solidified products were collected and analyzed. SEM observations showed partial spheroidization of powders while their melting was evaluated from the sieve analysis. For DC plasma jet, the degree of transformation, despite the high plasma enthalpy, was relatively low, this is due to a poor mixing of reactants with high velocity plasma jet. To improve the heat transfer between a plasma and processed powders the rotating arc was used. The reactants were introduced directly into the plasma "cone". This system provided for longer reaction times. Effectively, the melting of the ashes was much more efficient (approaching 80%), despite relatively low arc power, comparing to the plasma jet. Microscope observations confirmed partial spheroidization and melting of processed powders. The conversion of processed ashes also depended upon their origin, i.e. the incineration residuals containing more organic matter (elemental analysis) were not only melted, but also pyrolyzed. Comparative physical and chemical analysis (DSC, XRD, XRF, differential voltamperometry) of solid residuals before and after plasma melting show, that plasma processing not only reduces their volume but also can distinctly decrease their leachability.

PL

Zaprezentowano praktyczne zastosowanie plazmy termicznej w przetwarzaniu stałych pozostałości pospaleniowych. Obserwuje się wzrost zainteresowania skutecznym pozbywaniem się pozostałości pospaleniowych, np.: popiołów lotnych i paleniskowych. Owe wtórne odpady mogą zagrażać środowisku przyrodniczemu, szczególnie z uwagi na względnie dużą wymywalność z nich metali ciężkich oraz możliwości desorpcji dibenzodioksyn (PCDD) i dibenzofuranów (PCDF). W niniejszej pracy pokazano możliwości przetapiania plazmowego w przepływowej oraz rotacyjnej plazmie łukowej, a także w plazmie indukcyjnej. Pyły były pneumatycznie transportowane do przepływowej plazmy argonowo-wodorowej. Zestalone produkty były zebrane i przeanalizowane. Badania morfologii wykonane przy użyciu SEM pokazały, że powierzchnia ziaren pyłów została częściowo nadtopiona. Stopień przetopienia oszacowano na podstawie analizy sitowej. Stopień transformacji w plazmie łukowej, pomimo dużej entalpii plazmy, był relatywnie niski. Wynika to ze słabego mieszania reagentów przy równoczesnej dużej szybkości przepływu strumienia plazmy. Aby polepszyć przepływ ciepła pomiędzy plazmą i przerabianymi pyłami, użyto wirującej plazmy łukowej. Reagenty były wprowadzane bezpośrednio do stożka plazmowego, co zapewniało dłuższy czas przebywania ich w strefie reakcyjnej. W rezultacie nastąpił wzrost przetopienia (do 80%) pomimo użycia mniejszej mocy niż w strumieniowej plazmie łukowej. Mikroskopowe badania potwierdziły częściową sferoidyzację i nadtopienia powierzchni przerabianych pyłów. Poza rodzajem użytej plazmy stopień przetworzenia reagentów zależał również od pochodzenia pyłów, np.: odpady pospaleniowe zawierające więcej związków organicznych (co wykazała analiza elementarna) zostały nie tylko stopione, ale uległy również pirolizie. Analizy porównawcze (DSC, XRD, XRF, amperometria różnicowa) stałych odpadów przed i po przeróbce plazmowej pokazują, że taki proces nie tylko redukuje objętość pyłów, lecz jednocześnie może znacznie obniżać wymywalność pierwiastków ciężkich.

14

Experimental study of a powerful energy flow effect on materials in PF-1000 installation

Borowiecki M., De Chiara P., Dubrovsky A. V., Dyomina E. V., Gribkov V. A., Ivanov L. I., Maslyaev S. A., Mezzetti F., Miklaszewski R., Pimenov V. N., Pizzo L., Scholz M., Szydlowski A., Ugaste Y. E., Volobuev I. V.

Nukleonika

|

2001

|

Vol. 46, suppl. 1

117--122

EN

The report describes some of the results obtained in an experimental study of the impact of a powerful plasma stream and a fast ion beam generated in a PF-1000 device on different materials perspective for the use in radiation loaded parts of pulsed plasma installations. Investigations were done during and after the interaction processes. It is shown that in case of irradiation of samples only by high power flux density plasma streams the effect of detachment still preserved. At the same time a low power flux density high-energy ion beam plays an important role in the process of saturation of the irradiated material by hydrogen.