Vorläufige Erkundung von niederfrequentem Niederdruck-Capacitively Coupled Ar-O2-Plasma

Nicht-thermales Plasma als aufkommende Technologie hat aufgrund seiner breiten Anwendungsmöglichkeiten in der Landwirtschaft, der Materialsynthese und dem biomedizinischen Bereich, bedingt durch die geringen Kosten und die Portabilität, erhebliche Aufmerksamkeit erhalten. Es verfügt über vielversprechende antimikrobielle Eigenschaften, wodurch es ein leistungsfähiges Werkzeug zur bakteriellen Dekontamination darstellt. Traditionelle Techniken zur Erzeugung von nicht-thermalem Plasma basieren häufig auf Hochfrequenz (HF)-Geräten, die trotz ihrer Effektivität kompliziert und teuer sind. Diese Studie konzentriert sich auf die Erzeugung von Ar-O2 capacitively coupled Plasma unter Vakuumbedingungen, wobei eine niederfrequente Wechselstrom (AC)-Stromversorgung genutzt wird, um die antimikrobielle Wirksamkeit des Systems zu bewerten. Ein einzelnes Langmuir-Proben-Diagnosegerät wurde verwendet, um die wichtigsten Plasma-Parameter wie Elektronendichte (ne), Elektronentemperatur (Te) und Elektronenenergieverteilungsfunktion (EEDF) zu bewerten. Experimentelle Ergebnisse zeigten, dass ne mit steigendem Druck und AC-Leistung zunimmt (von 7 × 10^15 m−3 auf 1,5 × 10^16 m−3). In ähnlicher Weise änderte sich die EEDF zu einer bi-Maxwell-Verteilung mit einer Erhöhung der AC-Leistung, wobei eine höhere Population von Niedrigenergie-Elektronen bei höherer Leistung beobachtet wurde. Schließlich wurde das erzeugte Plasma auf die antimikrobielle Behandlung von Xanthomonas campestris pv. Vesicatoria getestet. Es wurde festgestellt, dass das durch die AC-Stromversorgung erzeugte Plasma bei einem Druck von 0,5 mbar und einer Leistung von 400 W über 180 s eine Tötungseffizienz von 75 % aufweist. Dieses vielversprechende Ergebnis unterstreicht die Fähigkeit des vorgeschlagenen Ansatzes, der eine kostengünstige und effektive Technik zur Eliminierung von Mikroben mit vielversprechenden Anwendungen in der Landwirtschaft, Biomedizin und Lebensmittelverarbeitung darstellen könnte.