This paper investigates temperature distribution of plasma jets which used argon gas, and nitrogen gas mixed with argon as working fluids in spectroscopic method, and studies correlations between them main results are as follows; 1) The temperature at the center of plasma jet increases with are current and gas flow, and decreases with magnetic flux density along the axial direction. 2) The changing rate of temperature of plasma jet in the radial direction decreases rapidly beyond 2mm from central axis. 3) Temperature drop rate of plasma jet in the central axis direction appears most apparant beyond 13mm above the nozzle exit. 4) When argon gas mixed with a small amount of nitrogen, plasma temperature increases at same are current compared with the case of argon gas only.
This paper treats with some of plasma jet behaviors under magnetic field for the purpose of controlling important characteristics of plasma jet in the practices of material manufacturings. Under the existence and non-existence of magnetic field, the pressure distribution, flame length, stability and noise of plasma jet are comparatively evaluated in respect of such parameters as are current, gap of electrode, quantity of argon flow, magnetic flux density, diameter and length of nozzle. The results are as follows: 1) the pressure, the length and the noise of plasma jet rise gradually with the increase of are current, and have high values under identical arc current as the diameter of nozzle increases, but reverse phenomenon tends to appear in the noise. 2) The pressure, the flame length and the noise increase with the increased quantity of argon flow, and the rising slope of noise is particularly steep. Under magnetic field, the quantity of argon flow in respect of flame length has the critical value of 80(cfh). 3) The pressure and length of flame decrease with small gradient value as the length of gap increases, but the noise tends to grow according to the increase of nozzle diameter. 4) The pressure and the length of jet flame decrease inversly with the increase of magnetic flux density, which have one critical value in the 100 amps of arc current and two values in 50 amps. The pressure of jet flame can be below atomospher pressure in strong magnetic field. 5) "The constriction length of nozzle has respectively the critical value of 6(mm) for pressure and 23(mm) for the length of flame. 6) Fluctuations in the wave form of voltage become greater with the increase of argon flow and magnetic flux density, but tends to decrease as arc current increases, having the frequency range of 3-8KHz. The wave form of noise changes almost in parallel with that of voltage and its changing value increases with argon flow, arc current and magnetic flux density, having the freuqency range of 6-8KHz. The fluctuation of jet presurre is reduced with the increase of argon flow and magnetic flux density and grows with arc current.rent.
SORNSAKDANUPHAP, Jirapong;SUANPOOT, Pradoong;Hong, Young June;Ghimire, Bhagirath;CHO, Guangsup;CHOI, Eun Ha
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2015.08a
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pp.156.1-156.1
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2015
Neon and argon plasma group velocities (ug) are obtained by intensified charge coupled device (ICCD) camera images at fixed gate width time of 5 ns. The propagation velocities in upstream and downstream region are in the order of 104-105 m/s. The plasma ambipolar diffusion velocities are calculated to be in the order of 101-102 m/s. Plasma jet is generated by sinusoidal power supply in varying voltages from 1 to 4 kV at repetition frequency of 40 kHz. By employing one dimensional convective wave packet model, the neon and argon electron temperatures in non-thermal atmospheric-pressure plasma jet are estimated to be 1.95 and 1.18 eV, respectively.
The aim of this study was to investigate the behaviors of plasma jet under coaxial magnetic field in paralled with it for controlling optical characteristics and input power of plasma jet without impurity and instability of arc plasma column. Because the discharge characteristics of plasma jet were so distinctively different according to the existence or non-existence of magnetic field, the input power, luminous intensity of plasma jet and thermal efficiency were comparatively studied in respect of such variables as arc current, gap of electrode, quantity of argon flow, magnetic flux density, diameter and length of nozzle, with the use of several materials which were different in diameter and length of nozzel. The results were as follows; 1) The voltage tends to show a drooping characteristic at law current and then rises gradually. The luminous intensity of plasma jet increases exponentially with arc current. 2) Arc voltage increases and luminous intensity tends to decrease gradually as gap of electrode increases. 3) Arc voltage and luminous intensity tends to decrease gradually as gap of electrode increases. 3) Arc voltage and luminous intensity increase in accordance with the quantity of argon flow. 4) At first step, arc voltage increases to maximum value with the growth of flux density and then tends to show a gradual decrease. Luminous intensity decreases with the growth flux density. 5) Arc voltage decreases as the constriction length of nozzle increases, maximum decrease is shown at the constriction length of 20(mm) and it increases beyond that value. The luminous intensity decreases as the constriction length grows. 6) Arc voltage and luminous in tensity increase with the growth of diameters of nozzle. 7) Thermal efficiency has values between 50% and 75%, being influenced by arc current, the quantity of argon flow, flux density, the length of electrode gap and the constriction length of nozzle.
In order to develop the commercial frequency (60Hz) plasma torch of small capacity for material cutting, welding and other industrial heating, the A.C plasma jet generator of non-transfered type is made domestically and the electrode configurations of plasma torch are composed of two kinds of electrodes W-C and W-Cu, combined by thermal emission and field emission electrode materials. In this paper, the characteristics of input power, thermal efficiency, electrode consumption, the flame and forms of arc voltage and arc current for A.C plasma torch are investigated in relation to such variables as arc current, argon flow and magnetic field intensity to obtain the basic design data necessary to A.C plasma jet generator. The result are as follows; (1)The input power, thermal efficiency and electrode consumption are influenced greatly by argon flow, magnetic field intensity and nozzle materials. (2)A.C arc voltage and current are non-symmetrial, involving D.C Component. Due to this current of D.C Component, transformer core is saturated and a large abnormal current flows into the primary winding coil. In order to prevent this abnormal current flow, a condenser must be connected in series to the main discharge circuit. (3)The stability and sharpness of jet flame are improved more in the torch of W-C electrode configuration than in the torch of W-Cu electrode configuration.
This paper discusses the characteristics about the ignition of D.C. main discharge is a plasma jet generator, manufactured for trial as non-transferred type, when the electrical energy appropriate to the ignition is supplied to the gap between the electrodes by using advance discharge of attenuating high frequency voltage generated by a high frequency oscillator with mercury spark gap. These characteristics are under the influences of (a) the length of mercury gap in high frequency oscillator and the quantity of hydrogen flow supplied to it, (b) the condenser capacity of the high frequency oscillator circuit, (c) the length of plasma jet torch in D.C. main discharge circuit and the quantity of argon flow supplied to it, (d) the circuit constants of D.C. main discharge circuit. The results for these characteristics, obtained by this research, are considered to be helpful to the designs for the ignition of a plasma jet as well as the welding arc stabilizer by high frequency discharge and the high frequency arc welder.
Park, Gyung-Soon;Ryu, Young-Hyo;Hong, Young-June;Uhm, Han-Sup;Choi, Eun-H.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2012.02a
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pp.476-476
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2012
Although plasma is an efficient means of microbial sterilization, mechanism of plasma effect on microorganisms still needs to be clarified. In addition, a limited number of studies are available on eukaryotic microorganisms such as yeast and fungi in relation to plasma application. Thus, we investigated cellular and molecular aspects of plasma effects on a filamentous fungus, Neurospora crassa by making use of argon plasma jet at atmospheric pressure. The viability and cell morphology of N. crassa spores exposed to plasma were both significantly reduced depending on the exposure time when treated in water. The intracellular genomic DNA content was dramatically reduced in fungal tissues after a plasma treatment and the transcription factor tah-3 was found to be required for fungal tolerance to a harsh plasma environment.
Sheik Abdur Rahman;Shenawar Ali Khan;Yunsook Yang;Woo Young Kim
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.40
no.1
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pp.71-80
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2023
Silver paste is a valuable electrode material for electronic device applications because it is easy to handle with relatively low heat treatment. This study treated the electrode surface using an atmospheric-pressure plasma jet on the silver-paste electrode. This plasma jet was generated in an argon atmosphere using a high voltage of 5.5 to 6.5 kV with an operating frequency of 11.5 kHz. Plasma-jet may be more beneficial to the printing process by performing it at atmospheric pressure. The electrode surface becomes hydrophilic quickly and contact angle variation is observed on the electrode surface as a function of plasma treatment time, applied voltage, and gas flow rate. Also, there was no deviation in the contact angle after the plasma treatment in the large-area sample, that means a uniform result could be obtained regardless of the substrate size. The outcomes of this study are expected to be very useful in forming a stacked structure in the manufacture of large-area electronic devices and future applications.
Argon-plasma jet (Ar-PJ) is generated by ionizing Ar gas, and the resulting Ar-PJ consists of a mixture of neutral particles, positive ions, negative electrons, and various reactive species. Although Ar-PJ has been used in various biomedical applications, little is known about the biological effects on cells located near the plasma-exposed region. Here, we investigated the effects of the Ar-PJ on actin cytoskeleton of mouse embryonic fibroblasts (MEFs) in response to indirect as well as direct exposure to Ar-PJ. This Ar-PJ was generated at 500 mL/min of flow rate and 100 V electric power by our device mainly consisting of electrodes, dielectrics, and a high-voltage power supply. Because actin cytoskeleton is the key cellular machinery involved in cellular movement and is implicated in regulation of cancer metastasis and thus resulting in a highly desirable cancer therapeutic target, we examined the actin filament architectures in Ar-PJ-treated MEFs by staining with an actin-specific phalloidin labeled with fluorescent dye. Interestingly, the Ar-PJ treatment causes destabilization of actin filament architectures in the regions indirectly exposed to Ar-PJ, but no differences in MEFs treated with Ar gas alone and in untreated cell control, indicating that this phenomenon is a specific cellular response against Ar-PJ in the live cells, which are indirectly exposed to Ar-PJ. Collectively, our study raises the possibility that Ar-PJ may have potential as anti-cancer drug effect through direct destabilization of the actin cytoskeleton.
Choi, Eun Ha;Kim, Yong Hee;Kwon, Gi Chung;Choi, Jin Joo;Cho, Guang Sup;Uhm, Han Sup;Kim, Doyoung;Han, Yong Gyu;Suanpoot, Pradoong
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2013.02a
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pp.141-141
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2013
We have generated the needle-typed nonthermal plasma jet by using an Ar gas flow at atmospheric pressure. Diagnostics of electron temperature anddensity is critical factors in optimization of the atmospheric plasma jet source in accordance with the gas flow rate. We have investigated the electron temperature and density of plasma jet by selecting the four metastable Ar emission lines based on the atmospheric collisional radiative model and radial profile characteristics of current density, respectively. The averaged electron temperature and electron density for this plasma jet are found to be ~1.6 eV and ~$3.2{\times}10^{12}cm^{-3}$, respectively, in this experiment. The densities of OH radical species inside the various bio-solutions are found to be higher by about 4~9 times than those on the surface when the argon bioplasma jet has been bombarded onto the bio-solution surface. The densities of the OH radicalspecies inside the DI water, DMEM, and PBS are measured to be about $4.3{\times}10^{16}cm^{-3}$, $2.2{\times}10^{16}cm^{-3}$, and $2.1{\times}10^{16}cm^{-3}$, respectively, at 2 mm downstream from the surface under optimized Ar gas flow 250 sccm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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