@phdthesis{Iseni2015,
  author    = {Sylvain Roger Ren{\´e} Is{\´e}ni},
  title     = {Laser diagnostics of an Ar atmospheric pressure plasma jet for biomedical applications},
  journal    = {Laser Diagnostik eines Ar Atmosph{\"a}rendruckplasmajets f{\"u}r die biomedizinische Anwendung},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-002307-6},
  year      = {2015},
  abstract  = {Im Laufe des letzten Jahrzehnts hat sich der Plasmaphysik ein neues, aufregendes Forschungsfeld erschlossen: die Plasmamedizin. Trotz der Erfolge, die sich auf diesem Gebiet bereits gezeitigt haben, ist die Wechselwirkung von Plasmen mit „biologischen Materialien“ bei weitem nicht vollst{\"a}ndig verstanden. Weitere Untersuchungen, insbesondere im Hinblick auf die Eigenschaften der verwendeten Plasmaquellen, sind daher erforderlich, um diesen Wechselwirkungsprozess genauer zu entschl{\"u}sseln. Zurzeit werden f{\"u}r plasmamedizinische Untersuchungen eine grosse Vielzahl verschiedenster Plasmaquellen verwendet, die in der Regel entweder mit Edelgasen wie Argon oder Helium oder mit Trockenluft betrieben werden. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Untersuchung reaktiver Sauerstoff- und Stickstoffspezies (RONS), die im vorliegenden Fall aus der Wechselwirkung eines mit Argon betriebenen atmosph{\"a}rischen RF-Plasmajets (APPJ) mit der Umgebungsluft resultieren. F{\"u}r die Untersuchungen wurde aufgrund ihrer technischen Ausgereiftheit und ihrer Marktverf{\"u}gbarkeit eine kommerziell erh{\"a}ltliche Plasmaquelle (Kinpen) benutzt. Die Analyse des Plasmas und seiner Zusammensetzung st{\"u}tzt sich in dieser Arbeit im wesentlichen auf drei verschiedene laserdiagnostische Verfahren: Quantenkaskaden-Laser-Absorptionsspektroskopie (QCLAS), Laser induzierte Fluoreszenz (LIF) und Planar single shot LIF (PLIF). Jede dieser Methoden gew{\"a}hrleitet eine hohe Spezies-Selektivit{\"a}t sowie exzellente r{\"a}umliche und zeitliche Aufl{\"o}sung. Die genannten Diagnostikverfahren dienen im wesentlichen der i) Charakterisierung der plasmachemischen Dynamik hinsichtlich der Produktion biologisch aktiver RONS – insbesondere im Fall von Beimischungen von N2 und O2, ii) Vermessung des absoluten NO Dichteprofils im Gasausflussbereich des Plasmajets, iii) Untersuchung des Str{\"o}mungsverhaltens des Neutralgases (laminar vs. turbulent) und dessen Einfluss auf die Plasmachemie. Die experimentellen Untersuchungen werden vervollst{\"a}ndigt durch eine theoretisch-numerische Simulation der plasmachemischen Prozesse, die in Zusammenarbeit mit der PLASMANT Gruppe der Universit{\"a}t Antwerpen durchgef{\"u}hrt wurde. Die Ergebnisse zeigen, dass atomarer Sauerstoff (O) und Stickstoffmonoxid (NO) die Pr{\"a}kursoren f{\"u}r die Bildung von Ozon (O3) und Stickstoffdioxid (NO2) sind. Dar{\"u}ber hinaus zeigt sich, dass atomarer Sauerstoff und metstabile Stickstoffmolek{\"u}le (N2A)) als intermedi{\"a}re Spezies eine Schl{\"u}sselrolle spielen in der Erzeugung von RONS wie z.B. NO. Die absolute, r{\"a}umlich aufgel{\"o}ste NO Dichte wurde mittels LIF gemessen und absolut kalibriert mit Hilfe eines Molekularstrahl-Massenspektrometers. Die Methode der Laser induzierten Fluoreszenz wurde ebenfalls verwendet zur Bestimmung der relativen Dichte des OH Radikals. Das Str{\"o}mungsverhalten des Neutralgases wurde mittels 2D-LIF vermessen wobei das OH Radikal als Tracer verwendet wurde. Die Ergebnisse dieser Messungen zeigen, dass der Plasmajet in verschiedenen Operationsmodi betrieben werden kann (laminar und turbulent), die ihrerseits beeinflusst werden durch das Plasma selbst. Die Resultate dieser Arbeit geben neue Einsichten in die aus der Wechselwirkung eines mit Argon betriebenen atmosph{\"a}rischen RF-Plasmajets (APPJ) mit der Umgebungsluft resultierenden Plasmachemie. Die gewonnen Ergebnisse sind sowohl von Interesse f{\"u}r die Validierung plasmachemischer Modellierungen als auch f{\"u}r Anwendungen in der Plasmamedizin.},
  language  = {en}
}