Diagnostika plazmatu pro terapeutické aplikace
Loading...
Date
Authors
Kletzander, Lukáš
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Plazma, tedy ionizovaný plyn, je často označované jako čtvrté skupenství hmoty. Nalézá množství využití od svařování až po plazmové displeje. Potenciální možné využití nízkoteplotního plazmatu je také v medicíně. Reaktivní částice generované plazmovými výboji jsou využitelné například při sterilizaci či podpoře hojení ran. Pro aplikaci plazmatu v medicíně je důležitá jeho detailní charakterizace, což bylo úkolem této práce. Předmětem této práce byla charakterizace tří nových experimentálních aplikátorů generující mikrovlnné plazma při frekvenci 2,45 GHz v argonu. Rozlišujícím faktorem tří verzí aplikátoru byly úhly, pod kterými argon proudí do aplikátoru, a to 0, 15 a 30 stupňů. Tento úhel ovlivňoval prostorovou distribuci reaktivních částic a také celkovou délku a stabilitu výboje. Reaktivní částice, které zahrnovaly oxid dusnatý, kyslíkový radikál a hydroxylový radikál, byly analyzovány pomocí optické emisní spektroskopie. Prostorová diagnostika byla provedena podél osy výboje při různém průtoku argonu a při různých výkonech. Dále byly pořízeny fotografie výbojů v závislosti na průtoku argonu a dodávaném výkonu. Z těchto fotografií byly vyhodnoceny délky výbojů. Bylo zjištěno, že intenzity spektrálních přechodů reaktivních částic jsou závislé na výše zmíněných parametrech, tedy hmotnostním průtoku argonu a dodávaném výkonu. Intenzita emisního spektra částic, která reflektuje jejich koncentraci, se obecně zvyšovala se zvyšujícím se výkonem. S rostoucím průtokem plynu intenzita následně klesala. Se zvyšujícím se průtokem plynu se rovněž zkracovala aktivní oblast výboje. Délka výbojů byla rovněž závislá na výkonu a průtoku plynu. Jednotlivé verze aplikátorů v tomto ohledu vykazovaly rozdíly. Obecně bylo viditelné maximum délky výboje a následný pokles délky se zvyšujícím se průtokem plynu. Právě strmost tohoto poklesu byla u tří verzí aplikátoru různá. Průměrná délka výbojů se u jednotlivých verzí také lišila.
Plasma, an ionized gas, is often regarded as the fourth state of matter. It has many useful applications, from arc welding to plasma displays. An emerging application of low-temperature plasma is in medicine, too. Reactive species generated in plasma discharges are the source of its usefulness in sterilization and supporting would healing. The detailed characterization of plasma is a key point before its real application in medicine. Thus, this is the main goal of this thesis. The subject of this thesis was the characterization of three new experimental applicators generating microwave plasma at 2,45 GHz in argon. The angle of argon flow into the applicator was the differentiating factor, the three versions have had angles of 0, 15 and 30 degrees. This angle affected the spatial distribution of the generated reactive species, as well as the discharge length and its stability. The reactive species, which included nitric oxide, oxygen radical and hydroxyl radical, were analyzed using optical emission spectroscopy. The diagnostic was done along the discharge axis for different mass flows of argon and at different power. In addition, photos of the discharges at selected powers and argon flows were taken. The lengths of the discharges were measured from the images. It was found out that the intensity of spectral transitions of the reactive species is dependent on the aforementioned parameters – mass flow of argon and supplied power. The intensity of these particles’ radiation related to their concentrations generally increased as more power was supplied to the applicator. The intensity subsequently decreased with increasing gas flow. The active region of the discharge also decreased as gas flow was increased. The length of the discharges was also dependent on supplied power and gas flow. The three versions of the applicators have shown differences – a maximum and a subsequent decrease in length with increasing gas flow were observed, the rate of the decrease being different for the three versions. The average length of the discharge was also different for the three applicators.
Plasma, an ionized gas, is often regarded as the fourth state of matter. It has many useful applications, from arc welding to plasma displays. An emerging application of low-temperature plasma is in medicine, too. Reactive species generated in plasma discharges are the source of its usefulness in sterilization and supporting would healing. The detailed characterization of plasma is a key point before its real application in medicine. Thus, this is the main goal of this thesis. The subject of this thesis was the characterization of three new experimental applicators generating microwave plasma at 2,45 GHz in argon. The angle of argon flow into the applicator was the differentiating factor, the three versions have had angles of 0, 15 and 30 degrees. This angle affected the spatial distribution of the generated reactive species, as well as the discharge length and its stability. The reactive species, which included nitric oxide, oxygen radical and hydroxyl radical, were analyzed using optical emission spectroscopy. The diagnostic was done along the discharge axis for different mass flows of argon and at different power. In addition, photos of the discharges at selected powers and argon flows were taken. The lengths of the discharges were measured from the images. It was found out that the intensity of spectral transitions of the reactive species is dependent on the aforementioned parameters – mass flow of argon and supplied power. The intensity of these particles’ radiation related to their concentrations generally increased as more power was supplied to the applicator. The intensity subsequently decreased with increasing gas flow. The active region of the discharge also decreased as gas flow was increased. The length of the discharges was also dependent on supplied power and gas flow. The three versions of the applicators have shown differences – a maximum and a subsequent decrease in length with increasing gas flow were observed, the rate of the decrease being different for the three versions. The average length of the discharge was also different for the three applicators.
Description
Keywords
mikrovlnný výboj, nízkoteplotní plazma, plazma za atmosférického tlaku, optická emisní spektrometrie, reaktivní částice, terapeutické využití plazmatu, microwave discharge, low-temperature plasma, atmospheric pressure plasma, optical emission spectroscopy, reactive species, therapeutic applications of plasma
Citation
KLETZANDER, L. Diagnostika plazmatu pro terapeutické aplikace [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. (předseda)
doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D. (člen)
prof. Mgr. Martin Vala, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2024-06-10
Defence
Obhajoba bakalářské práce proběhla podle následujícího schématu: prezentace studenta-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Student přednesl výborný výtah výsledků své práce, řádně zodpověděl všechny dotazy oponentské i členů komise, pohotově reagoval na připomínky. V diskusi tak student prokázal výbornou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky práce. Komise zhodnotila jeho práci celkově jako výbornou.
Sedláček: Byl stanoven vliv úhlu na styl proudění?
Vala: Jde funkci aplikátoru nasimulovat? Jak se určovala délka plazmového kanálu?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení