فناوری پلاسمای سرد فشار اتمسفری (CAPP) که به سرعت در حال توسعه است، علاوه بر کاربردهای گسترده در تحقیقات زیستی، در حوزههای زیستفناوری، ایمنی و فرآوری مواد غذایی، کشاورزی و پزشکی نیز بهطور فعال مورد استفاده قرار گرفته است. تنوع زیاد در پیکربندی دستگاههای پلاسما و چیدمان الکترودها، زمینه را برای کاربردهای پلاسمای غیرحرارتی در درمان نمونههای زیستی مختلف و سطوح با ابعاد متنوع فراهم کرده است. یکی از انواع جتهای پلاسمای سرد فشار اتمسفری، جت پلاسمای تخلیه با مانع دیالکتریک (DBD) است که در سالهای اخیر توجه فراوانی را به خود جلب کرده است. در این مقاله، تشکیل جت پلاسمای سرد DBD فشار اتمسفری با استفاده از گاز خنثی آرگون در سه لوله با ابعاد مختلف و سه نوع چیدمان الکترودی بهصورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه، تأثیر ولتاژ اعمالی، ابعاد لوله و چیدمان الکترودها بر طول ستون جت آرگون ارزیابی شده و پارامترهای فیزیکی ستون پلاسما، از جمله ولتاژ تخلیه، میانگین دمای گاز و دمای شکاف تخلیه، تحلیل شدهاند. نتایج تجربی نشان داد که افزایش ولتاژ یا نرخ جریان در محدودههای پایین، موجب همگنتر شدن شکل ستونهای پلاسمایی و افزایش طول آنها میشود. همچنین، دمای شکاف تخلیه و محیط اطراف بهویژه در جتهای آرگون افزایش قابلتوجهی داشته است. طول جت پلاسما بهطور مستقیم با قطر داخلی و ضخامت لوله دیالکتریک رابطه دارد. علاوه بر این، افزایش فاصله بین دو الکترود تأثیر قابلتوجهی بر دمای الکترودها و جت پلاسما داشته و به جلوگیری از قوس زدن و در نتیجه افزایش پایداری جت کمک میکند. همچنین مشاهده شد که کاهش فاصله بین الکترودها منجر به تشکیل سریعتر پلاسما و جت میشود. در نهایت، یافتههای کمی بهدستآمده از لوله سوم نشان داد که در فاصله ۳۰ میلیمتری بین الکترودها، با افزایش ولتاژ از ۶ به ۱۰.۸ کیلوولت، طول جت از ۸ میلیمتر به ۴۹ میلیمتر افزایش یافته است.
Bibinov NK, Fateev AA, Wiesemann K. Variations of the gas temperature in He/N2 barrier discharges. Plasma Sources Science and Technology. 2001 Sep 27;10(4):579.
Chiper AS, Chen W, Mejlholm O, Dalgaard P, Stamate E. Atmospheric pressure plasma produced inside a closed package by a dielectric barrier discharge in Ar/CO2 for bacterial inactivation of biological samples. Plasma Sources Science and Technology. 2011 Feb 28;20(2):025008.
Laroussi M, Akan T. Arc‐free atmospheric pressure cold plasma jets: a review. Plasma Processes and Polymers. 2007 Nov 22;4(9):777-88.
Isbary G, Shimizu T, Li YF, Stolz W, Thomas HM, Morfill GE, Zimmermann JL. Cold atmospheric plasma devices for medical issues. Expert review of medical devices. 2013 May 1;10(3):367-77.
Kolb JF, Mohamed A, Price RO, Swanson RJ, Bowman A, Chiavarini RL, Stacey M, Schoenbach KH. Cold atmospheric pressure air plasma jet for medical applications. Applied Physics Letters. 2008 Jun 16;92(24).
Arjunan KP, Sharma VK, Ptasinska S. Effects of atmospheric pressure plasmas on isolated and cellular DNA—a review. International journal of molecular sciences. 2015 Jan 29;16(2):2971-3016.
Reece Roth J. Industrial plasma engineering. IOP. 1995.
Lu X, Laroussi M, Puech V. On atmospheric-pressure non-equilibrium plasma jets and plasma bullets. Plasma Sources Science and Technology. 2012 Apr 16;21(3):034005.
Kogelschatz U. Dielectric-barrier discharges: their history, discharge physics, and industrial applications. Plasma chemistry and plasma processing. 2003 Mar;23(1):1-46.
Teschke M, Kedzierski J, Finantu-Dinu EG, Korzec D, Engemann J. High-speed photographs of a dielectric barrier atmospheric pressure plasma jet. IEEE Transactions on Plasma Science. 2005 May 23;33(2):310-1.
Nur M, Kinandana AW, Winarto P, Muhlisin Z. Study of an atmospheric pressure plasma jet of Argon generated by column dielectric barrier discharge. InJournal of Physics: Conference Series 2016 Nov 1 (Vol. 776, No. 1, p. 012102). IOP Publishing.
Lu X, Naidis GV, Laroussi M, Reuter S, Graves DB, Ostrikov K. Reactive species in non-equilibrium atmospheric-pressure plasmas: Generation, transport, and biological effects. Physics Reports. 2016 May 4;630:1-84.
Yao C, Chang Z, Chen S, Ma H, Mu H, Zhang GJ. Comparative simulation analysis on the ignition threshold of atmospheric He and Ar dielectric barrier discharge. Physics of Plasmas. 2017 Sep 1;24(9).
Laurent M, Desjardins E, Meichelboeck M, Naudé N, Stafford L, Gherardi N, Laroche G. Characterization of argon dielectric barrier discharges applied to ethyl lactate plasma polymerization. Journal of Physics D: Applied Physics. 2017 Nov 3;50(47):475205.
Mohamed AA, Kolb JF, Schoenbach KH. Low temperature, atmospheric pressure, direct current microplasma jet operated in air, nitrogen and oxygen. The European Physical Journal D. 2010 Dec;60(3):517-22.
Stepanova O, Pinchuk M, Astafiev A, Chen Z. A streamer behavior evolution during an applied voltage cycle in helium and argon atmospheric pressure plasma jets fed by DBD. Japanese Journal of Applied Physics. 2020 Mar 5;59(SH):SHHC03.
Chen FF. Introduction to plasma physics and controlled fusion. New York: Plenum press; 1984 Jan 31.
Mericam-Bourdet N, Laroussi M, Begum A, Karakas E. Experimental investigations of plasma bullets. Journal of Physics D: Applied Physics. 2009 Feb 17;42(5):055207.
Jonkers J, Van De Sande M, Sola A, Gamero A, Van Der Mullen J. On the differences between ionizing helium and argon plasmas at atmospheric pressure. Plasma Sources Science and Technology. 2002 Dec 23;12(1):30.
Park S, Choe W, Youn Moon S, Park J. Electron density and temperature measurement by continuum radiation emitted from weakly ionized atmospheric pressure plasmas. Applied Physics Letters. 2014 Feb 24;104(8).
Brandenburg R. Dielectric barrier discharges: progress on plasma sources and on the understanding of regimes and single filaments. Plasma Sources Science and Technology. 2017 Apr 3;26(5):053001.
Lu X, Laroussi M, Puech V. On atmospheric-pressure non-equilibrium plasma jets and plasma bullets. Plasma Sources Science and Technology. 2012 Apr 16;21(3):034005.
Chen FF. Introduction to plasma physics. Springer Science & Business Media; 2012 Dec 6.
Li X, Yuan N, Jia P, Chen J. A plasma needle for generating homogeneous discharge in atmospheric pressure air. Physics of Plasmas. 2010 Sep 1;17(9).
Walsh JL, Iza F, Janson NB, Law VJ, Kong MG. Three distinct modes in a cold atmospheric pressure plasma jet. Journal of Physics D: Applied Physics. 2010 Feb 3;43(7):075201.
Park S, Choe W, Youn Moon S, Park J. Electron density and temperature measurement by continuum radiation emitted from weakly ionized atmospheric pressure plasmas. Applied Physics Letters. 2014 Feb 24;104(8).
)