Dynamics of ionization wave splitting and merging of atmospheric-pressure plasmas in branched dielectric tubes and channels

Atmospheric-pressure fast ionization waves (FIWs) generated by nanosecond, high voltage pulses are able to propagate long distances through small diameter dielectric tubes or channels, and so deliver UV fluxes, electric fields, charged and excited species to remote locations. In this paper, the dynamics of FIW splitting and merging in a branched dielectric channel are numerically investigated using a two-dimensional plasma hydrodynamics model with radiation transport, and the results are compared with experiments. The channel consists of a straight inlet section branching 90° into a circular loop which terminates to form a second straight outlet section aligned with the inlet section. The plasma is sustained in neon gas with a trace amount of xenon at atmospheric pressure. The FIW generated at the inlet approaches the first branch point with speeds of ≈10 8 cm s −1 , and produces a streamer at the inlet–loop junction. The induced streamer then splits into two FIW fronts, each propagating in opposite directions through half of the loop channel. The FIWs slow as they traverse the circular sections due to a shorting of the electric field by the other FIW. Approaching the loop–outlet junction, the two FIW fronts nearly come to a halt, induce another streamer which goes through further splitting and finally develops into a new FIW front. The new FIW increases in speed and plasma density propagating in the straight outlet channel. The electrical structure of the FIWs and the induced streamers during the splitting and merging processes are discussed with an emphasis on their mutual influence and their interaction with the channel wall. The FIW propagation pattern is in good agreement with experimental observations. Based on numerical and experimental investigations, a model for the splitting and merging FIWs in the branched loop channel is proposed.Peer Reviewedhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/98591/1/0022-3727_45_27_275201.pd

Plasma and Aerosols: Challenges, Opportunities and Perspectives

The interaction of plasmas and liquid aerosols offers special advantages and opens new perspectives for plasma\u2013liquid applications. The paper focuses on the key research challenges and potential of plasma-aerosol interaction at atmospheric pressure in several fields, outlining opportunities and benefits in terms of process tuning and throughputs. After a short overview of the recent achievements in plasma\u2013liquid field, the possible application benefits from aerosol injection in combination with plasma discharge are listed and discussed. Since the nature of the chemicophysical plasma-droplet interactions is still unclear, a multidisciplinary approach is recommended to overcome the current lack of knowledge and to open the plasma communities to scientists from other fields, already active in biphasic systems diagnostic. In this perspective, a better understanding of the high chemical reactivity of gas\u2013liquid reactions will bring new opportunities for plasma assisted in-situ and on-demand reactive species production and material processing

Contrôle d'un écoulement subsonique par utilisation de décharges surfaciques

Dans cet article, des décharges électriques ont été étudiées dans l'air ambiant, afin d'agir sur des écoulements subsoniques. Les écoulements induits par une décharge couronne continue et une Décharge à Barrière Diélectrique (DBD) alternative ont été mesurés avec le système PIV. On montre ainsi la topologie de l'écoulement pour ces deux configurations, avec une vitesse maximale de 3,75 m/s. Ces décharges ont été utilisées sur des profils d'ailes dans des souffleries subsoniques. Des écoulements totalement décollés ont été ré-attachés par la décharge couronne pour des nombres des Reynolds allant jusqu'à 267 000 et 15°. Un actionneur constitué d'une succession de DBD a permis de retarder la séparation de l'écoulement de 8% pour un nombre de Reynolds de 800 000

Grand Challenges in Low Temperature Plasmas

Low temperature plasmas (LTPs) enable to create a highly reactive environment at near ambient temperatures due to the energetic electrons with typical kinetic energies in the range of 1 to 10 eV (1 eV = 11600K), which are being used in applications ranging from plasma etching of electronic chips and additive manufacturing to plasma-assisted combustion. LTPs are at the core of many advanced technologies. Without LTPs, many of the conveniences of modern society would simply not exist. New applications of LTPs are continuously being proposed. Researchers are facing many grand challenges before these new applications can be translated to practice. In this paper, we will discuss the challenges being faced in the field of LTPs, in particular for atmospheric pressure plasmas, with a focus on health, energy and sustainability

Bio-applications of plasmas

International audienc

De l’utilisation du terme « Dose » dans les applications biologiques des plasmas froids

National audienc

Etude et optimisation de l efficacité énergétique d enseignes lumineuses sans mercure excitées en régime d impulsions électriques

Dans le contexte actuel de crise de l énergie, les lampes basse consommation (LBC) apparaissent comme un moyen de limiter les dépenses énergétiques liées à l éclairage. Ces lampes fonctionnent sur la base d une décharge au mercure, laquelle émet un rayonnement ultraviolet dont le rôle est d exciter les poudres de phosphore recouvrant l intérieur des ampoules. Or, le mercure est un élément hautement écotoxique, qui nécessite la mise en place de filières de récupération et de valorisation lourdes pour traiter les lampes en fin de vie. Les enseignes lumineuses, ou enseignes néon , font partie de ces lampes basse consommation et contiennent donc, en dépit de leur nom, du mercure. Elles sont utilisées pour l éclairage publicitaire et architectural et se distinguent des LBC d éclairage domestique par l utilisation de cathodes froides et de tensions d alimentation élevées. Dans le cadre de cette thèse, des travaux de recherche ont été menés sur des décharges luminescentes pulsées de néon xénon, destinées à être utilisées en remplacement des décharges au mercure pour ces applications d enseignes lumineuses publicitaires ou architecturales. Ces recherches ont bénéficié d un partenariat regroupant le GREMI, l ADEME, la Région Centre, et la société Aupem Sefli, et ont permis de dégager des conditions permettant d optimiser les caractéristiques des décharges néon-xénon en termes de flux lumineux, d efficacité énergétique, et de durée de vie. On s est attaché, en parallèle, à comprendre certains mécanismes fondamentaux de la décharge, notamment au niveau de la production du rayonnement d excitation du phosphore. A l issue de cette thèse, la durée de vie et l efficacité des enseignes basées sur une décharge pulsée de néon xénon les placent entre les lampes à incandescence et les enseignes au mercure. Des pistes existent pour poursuivre l amélioration de l efficacité lumineuse, comme l optimisation de la géométrie d ampoule ou encore l adaptation du phosphore.ORLEANS-BU Sciences (452342104) / SudocSudocFranceF