Modelleren van de argon plasma chemie met luchtonzuiverheden, voor atmosfeerdruk plasmajets gebruikt in biomedische toepassingen.

Datum: 27 november 2014

Locatie: Campus Drie Eiken, Promotiezaal Q0.02 - Universiteitsplein 1 - 2610 Antwerpen-Wilrijk

Tijdstip: 14.30 uur

Organisatie / co-organisatie: Faculteit Wetenschappen - Departement Chemie

Promovendus: Wouter Van Gaens

Promotor: Annemie Bogaerts

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Wouter Van Gaens - Departement Chemie



Abstract

Plasma jets, die gegenereerd worden bij atmosfeerdruk (APPJ's), zijn ontladingen die geproduceerd worden in apparaten met afmetingen in de orde van millimeters. Ze worden gegenereerd door een elektrisch veld aan te leggen en vinden hun toepassingen in de biomedische sector. Doorheen het toestel wordt een gasstroming aangebracht en langs een opening aan de voorzijde verlaat het plasma het apparaat.

Voorts worden deze APPJ's gekarakteriseerd door hun niet-thermisch evenwicht. Dit betekent dat de elektrontemperatuur veel groter is dan de gastemperatuur, wat de toepassing veilig maakt voor de mens in termen van thermische schade aan weefsels. Niettemin zorgen botsingen tussen het achtergrondgas en de elektronen voor een complexe chemie waarin verschillende reactieve deeltjessoorten worden geproduceerd, bijvoorbeeld zuurstof en stikstof atomen, hydroxyl en stikstofmonoxide radicalen, maar ook ozon. Dit, gecombineerd met andere plasma agentia zoals UV-straling, maakt dat deze technologie bijvoorbeeld ontsmettend werkt, maar de verschillende componenten kunnen ook het wondgenezingsproces doen versnellen. Bovendien zijn APPJ's niet alleen efficiënt in vergelijking met conventionele technieken, maar zijn ze ook handig in gebruik door de kleine afmetingen (bijvoorbeeld voor dokters in een hospitaal) en de mogelijkheid om een object op afstand te behandelen.

Momenteel worden verschillende plasma eigenschappen gemeten door een uitgebreid gamma aan diagnostische technieken. Desondanks is dat meestal niet voldoende om al de informatie te verkrijgen die nodig is om de toepassing te optimaliseren. Sommige regionen zijn bijvoorbeeld experimenteel niet te bereiken. Ook zijn de metingen vaak duur en tijdrovend. Numerieke simulaties echter bieden een grotere hoeveelheid informatie maar hebben als nadeel dat de complexiteit van de plasma processen moet gereduceerd worden door aannames te maken en dat daardoor een aftoetsing aan experimentele resultaten noodzakelijk is.

Het verkrijgen van nieuwe inzichten in de plasmachemie van APPJ's is dus het einddoel van deze thesis, en zodoende willen we een bijdrage leveren tot de verbetering van de veiligheid en efficiëntie van deze technologie. Specifiek onderzoeken we het effect van luchtonzuiverheden die in het argon diffunderen of doelbewust aan het argon dragergas worden toegevoegd en het effect van verschillende apparaat geometrieën.