The potential of plasma activation for EB-PVD of EBC systems on CMC components

Gas turbines are subject of intense research and development in order to meet increasing demands on fuel efficiency, reduction of emissions, or enhanced power. One of the major keys is improving the thermal efficiency by increased gas temperature within the turbine. In the hot turbine section, nickel-based superalloy components with thermal barrier coatings are utilized, which are still being refined and improved. Nevertheless, in order to significantly increase temperature capability and turbine efficiency, silicon-based non-oxide ceramics are being investigated and introduced as new base materials, allowing for lower-weight components operating at elevated temperatures. Severe weight losses due to water vapor corrosion, increasing temperature demands and other challenges require protecting environmental barrier coatings (EBC) to be applied on such ceramic components. The development of EBC systems already went through a number of generations, including mullite and barium-strontium-aluminosilicate (BSAS) based layers, various rear earth silicate coatings, hafnia or zirconia doping, and more. Utilizing processing techniques based on plasma spray and EB-PVD methods, tremendous progress has been made regarding the performance of the coating systems. However, improving the thermal, mechanical and chemical stability as well as the resistance against attack from calcia-magnesia-alumina-silica (CMAS) deposits, water vapor corrosion, or damage due to particle impact is still a hot topic of further development. Fraunhofer FEP has been developing PVD processes as well as corresponding hardware such as EB guns and plasma sources in a large field of applications for decades. Selected examples are corrosion protection layers on steel, oxygen and water vapor permeation barrier coatings on plastic webs, hard and wear-resistant coatings on tools, or TBC. In the most cases, plasma activation of the PVD process is the key to success in order to combine high-rate film growth with the requested film properties. The vapor and – if prevalent – the reactive gas species are excited, ionized, and dissociated. The energy of charged particles impinging the substrate surface can be tuned resulting in layers with desired density, composition, hardness, or microstructure. From FEP’s experience, it can be derived that the beneficial effect of plasma activation could complement the above mentioned EBC developments to address the present challenges. Please click Additional Files below to see the full abstract

Low-Energy Electron Irradiation Efficiently Inactivates the Gram-Negative Pathogen Rodentibacter pneumotropicus—A New Method for the Generation of Bacterial Vaccines with Increased Efficacy

Bacterial pathogens cause severe infections worldwide in livestock and in humans, and antibiotic resistance further increases the importance of prophylactic vaccines. Inactivated bacterial vaccines (bacterins) are usually produced via incubation of the pathogen with chemicals such as formaldehyde, which is time consuming and may cause loss of immunogenicity due to the modification of structural components. We evaluated low-energy electron irradiation (LEEI) as an alternative method to generate a bacterin. Rodentibacter pneumotropicus, an invasive Gram-negative murine pathogen, was inactivated with LEEI and formaldehyde. LEEI resulted in high antigen conservation, and LPS activity was significantly better maintained when compared with formaldehyde treatment. Immunization of mice with LEEI-inactivated R. pneumotropicus elicited a strong immune response with no detectable bacterial burden upon sublethal challenge. The results of this study suggest the inactivation of bacteria with LEEI as an alternative, fast and efficient method to generate bacterial vaccines with increased efficacy

Die Trocknung - Kostentreiber und Stiefkind der Reinigung?

Die Reinigung von Oberflächen ist über alle Industriebranchen hinweg ein notwendiger Bestandteil der Fertigungskette. Darüber hinaus spielt die Reinigung als Wert- und Funktionserhaltungsmaßnahme für die meisten Produkte eine wichtige Rolle im gesamten Lebensdauerzyklus bis hin zum abschließenden Recycling. Die Kosten, die diese Reinigungsmaßnahmen verursachen, sind sowohl volkswirtschaftlich als auch für die konkrete Produktion immens. Je nach Produkt und Herstellungsverfahren fallen allein in der industriellen Teileproduktion bis zu 30% der Produktionskosten für die Reinigung von Oberflächen an unterschiedlichen Stellen der Fertigungskette an. Demzufolge steht die Reduzierung von Reinigungskosten in vielen Firmen sehr weit oben auf der Forderungsliste. Dem gegenüber steht oft die Unsicherheit, wie Reinigungskosten überhaupt reduziert werden können. Die Frage nach den Hauptfaktoren der Kostenbestandteile bei der Reinigung und deren Beeinflussungsmöglichkeiten oder die Abwägung zwischen Investitions- und Betriebskosten sind wichtige Punkte. Das Verständnis für die grundlegenden Prozesse, die bei einer Oberflächenreinigung ablaufen ist für die Beantwortung dieser Fragen ebenso notwendig wie die Details bei der technischen Umsetzung. Diese Aufgabe kann heute nur durch interdisziplinäres Arbeiten von der Konstruktion über die Technologieentwicklung, die Fertigungsplanung bis zum Kundendienst sowie mit den Spezialisten aus Reinigungsanlagenbau und Reinigungsmedien gelöst werden. Eine spezielle Herangehensweise für eine Kostenoptimierung ist erforderlich, um nicht in die Falle der Kosteneinsparung um jeden Preis zu geraten. Einen Schwerpunkt bildet dabei die Trocknung. Viel zu oft werden Reinigungsverfahren vordergründig nach dem Reinigungsergebnis ausgewählt und Trocknungsergebnisse beziehungsweise -anforderungen spielen kaum oder nur eine untergeordnete Rolle, obwohl darauf ein erheblicher Energiebedarf und apparativer Aufwand entfällt

Elektronenstrahlsterilisation elektronischer Bauteile

Die Elektronenstrahlsterilisation ist ein sicheres und effizientes Verfahren zur Abtötung und Inaktivierung von Bakterien, Viren und anderen Krankheitserregern. Durch die niederenergetische Elektronenstrahltechnologie können kompakte Anlagen zur schnellen Vor-Ort-Sterilisation von elektronischen, medizintechnischen Bau-teilen eingesetzt werden

Accelerators and Industry

Two types of particle beams have been employed across a range of industrialapplications for many years:› electron beams (e-beams);› ion beams.E-beams can be separated into two energy regions: very low energy (less than330 keV) and low energy (330 keV to 10 MeV). Very low-energy e-beams are usedlargely in surface treatments and processing, while low-energy e-beams, beingmore penetrating, can e¥ect changes in the bulk material. Ion beams in the keVandMeV-energy ranges (up to 70 MeV) have also been routinely used for decadesto study and modify the surface composition of materials, particularly in relation toelectronic materials and advanced nano-structures, composites and thin films, aswell as the environment and cultural artefacts

Verfahren zum Beaufschlagen einer Flüssigkeit mit beschleunigten Elektronen

Verfahren zum Beaufschlagen einer Flüssigkeit mit beschleunigten Elektronen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beaufschlagen einer Flüssigkeit mit beschleunigten Elektronen mit den Verfahrensschritten: a) Bereitstellen der Flüssigkeit, b) Vermischen der Flüssigkeit mit Partikeln, welche mindestens einen Leuchtstoff aufweisen, wobei die Partikel derart ausgebildet werden, dass die Partikel nach dem Vermischen dispergiert in der Flüssigkeit vorliegen, c) Beaufschlagen der Flüssigkeit mit einer elektromagnetischen Strahlung, welche den mindestens einen Leuchtstoff zum Lumineszieren anregt, d) Erfassen eines Istwertes einer die Lumineszenz des Leuchtstoffs charakterisierenden physikalischen Größe, e) Beaufschlagen der Flüssigkeit mit beschleunigten Elektronen, bis der erfasste Istwert einem Sollwert entspricht

Verfahren zum Herstellen eines Schichtverbundes bestehend aus einer Kunststofffolie und einer darauf abgeschiedenen Schicht

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Schichtverbundes aus einer Kunststofffolie und mindestens einer unmittelbar auf der Kunststofffolie mittels chemischer Dampfabscheidung innerhalb einer Vakuumkammer abgeschiedenen Schicht, welche einen mindestens 20-prozentigen Masseanteil eines metallenen Elements oder eines Halbleiterelements aufweist, wobei während der Schichtabscheidung zumindest ein Monomer in die Vakuumkammer eingelassen und ein Plasma innerhalb der Vakuumkammer ausgebildet wird. Erfindungsgemäß wird die Schicht nach erfolgter Schichtabscheidung zumindest in einem Oberflächenbereich mit beschleunigten Elektronen beaufschlagt

Vorrichtung zum Erzeugen beschleunigter Elektronen

The invention relates to an apparatus for generating accelerated electrons, comprising a housing (101), which delimits an evacuable space (102a; 102b) and has an electron exit window (104); an inlet for supplying a working gas into the evacuable space (102); at least one first cathode (105a; 105b) and at least one first anode (101), between which a corona discharge plasma (106) can be generated in the evacuable space (102a) by means of a first applied electric voltage, wherein ions from the corona discharge plasma (106) can be accelerated onto the surface (110) of a second cathode (107) and electrons emitted by the second cathode (107) can be accelerated in the direction of the electron exit window (104) by means of a second electric voltage applied between the second cathode (107) and a second anode (108), wherein the housing (101), the second cathode (107), and the electron exit window (104) are ring-shaped, and wherein the surface perpendiculars of the electron exit window (104) and of the surface region (110) of the second cathode (107) from which the electrons are emitted are oriented towards the ring interior of the ring-shaped housing (101). Furthermore, the ring-shaped space (102a) is divided into ring segments (113) by means of walls (112), wherein each ring segment (113) has at least one wire-shaped electrode (111), which extends through the ring segment (113) and at least one separate power supply device is associated with each ring segment (113), by means of which the strength of the electrical current, which flows through the at least one electrode (213) of a respective ring segment, is adjustable

Pathogens Inactivated by Low-Energy-Electron Irradiation Maintain Antigenic Properties and Induce Protective Immune Responses

Inactivated vaccines are commonly produced by incubating pathogens with chemicals such as formaldehyde or β-propiolactone. This is a time-consuming process, the inactivation efficiency displays high variability and extensive downstream procedures are often required. Moreover, application of chemicals alters the antigenic components of the viruses or bacteria, resulting in reduced antibody specificity and therefore stimulation of a less effective immune response. An alternative method for inactivation of pathogens is ionizing radiation. It acts very fast and predominantly damages nucleic acids, conserving most of the antigenic structures. However, currently used irradiation technologies (mostly gamma-rays and high energy electrons) require large and complex shielding constructions to protect the environment from radioactivity or X-rays generated during the process. This excludes them from direct integration into biological production facilities. Here, low-energy electron irradiation (LEEI) is presented as an alternative inactivation method for pathogens in liquid solutions. LEEI can be used in normal laboratories, including good manufacturing practice (GMP)- or high biosafety level (BSL)-environments, as only minor shielding is necessary. We show that LEEI efficiently inactivates different viruses (influenza A (H3N8), porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV), equine herpesvirus 1 (EHV-1)) and bacteria (Escherichia coli) and maintains their antigenicity. Moreover, LEEI-inactivated influenza A viruses elicit protective immune responses in animals, as analyzed by virus neutralization assays and viral load determination upon challenge. These results have implications for novel ways of developing and manufacturing inactivated vaccines with improved efficacy

Low-Energy Electron Irradiation Efficiently Inactivates the Gram-Negative Pathogen Rodentibacter pneumotropicus—A New Method for the Generation of Bacterial Vaccines with Increased Efficacy

Bacterial pathogens cause severe infections worldwide in livestock and in humans, and antibiotic resistance further increases the importance of prophylactic vaccines. Inactivated bacterial vaccines (bacterins) are usually produced via incubation of the pathogen with chemicals such as formaldehyde, which is time consuming and may cause loss of immunogenicity due to the modification of structural components. We evaluated low-energy electron irradiation (LEEI) as an alternative method to generate a bacterin. Rodentibacter pneumotropicus, an invasive Gram-negative murine pathogen, was inactivated with LEEI and formaldehyde. LEEI resulted in high antigen conservation, and LPS activity was significantly better maintained when compared with formaldehyde treatment. Immunization of mice with LEEI-inactivated R. pneumotropicus elicited a strong immune response with no detectable bacterial burden upon sublethal challenge. The results of this study suggest the inactivation of bacteria with LEEI as an alternative, fast and efficient method to generate bacterial vaccines with increased efficacy