Advanced Non-Equilibrium Plasma Diagnostic

In the last two decades a rapid increase in research on nonequilibrium atmospheric-pressure discharges has occurred.  Applications covers the fields of material science, plasma assisted combustion, plasma medicine. The different devices used (surface discharge, jets, microdischarge) are strongly influenced by several processes, and show a transient behaviour strongly influenced by collisions.

In the presence of such characteristics, the development and deployment of optical diagnostics is an essential tools for the understanding of microscopic processes and the development of new innovative plasma tools.

In our lab the diagnostics tools available are the following:

Optical diagnostic techniques

Time-resolved imaging, on the nanosecond and sub-nanosecond  time scale, is used to visualize the breakdown mechanism in the streamer case or in the ‘plasma bullet’ propagation.  In the picture The ionization wave propagation in a nanosecond  volume discharge.

Surface DBD  single streamer nanosecond discharge.

Time and spatially resolved optical emission spectroscopy (TROES) reaching time resolution down to tens of ps.

TROES

Laser-based techniques (laser-induced fluorescence )(LIF), OODR LIF, TALIF .

The LIF techinique can be succesfully applied to monitor radicals , metastable with a time and spatial resolution limited by the laser characteristics,  and high sensitivity.

Laser-based techniques

Absorption based techniques, in its various versions of resonant, broad-band (BBAS), cavity enhanced (CEAS), cavity ring-down (CRDS).

Absorption based techniques

The quantities accessible to spectroscopic diagnostics are gas temperature, electron density, electric field and density of transient species, i.e. radicals and electronic metastable states.

Moreover  kinetics study of transient species can be perfomed and the experimental data used as input for computer modelling of the discharge kinetics.

Our experience in the discharge design enable us to apply the above mentioned techniques in specially designed discharges,  such as single streamer volume/surface dielectric barrier discharges (DBDs). Nevertheless our diagnostics tools can also be used in applicative systems.

Electrical characterizations.

Together with the above mentioned optical techiniques a ful set of electrical characterization tecniques is available including langmuir probes for electron density measurements,.

Acknowledgment.

Part of the experimental investigation reported in this page was perfomed in collaboration of dr. Milan Simek of the Institute of PlasmaPhysics Czech Academy of Science.  (Nanosecond streamer discharge) .

Selected Publications

Facilities & Labs

Energy Transfer in Plasmas @ Bari

People

PaoloFrancesco_AmbricoPaolo Francesco

Ambrico

CNR Researcher

Viso_UomoGiorgio

Dilecce

CNR Researcher

Publications

  1. Dilecce G., Optical spectroscopy diagnostics of discharges at atmospheric pressure, Plasma Sources Science and Technology Volume 23, Issue 1, February 2014, DOI: 1088/0963-0252/23/1/015011
  2. Martini, L.M., Dilecce, G., Guella, G., Maranzana A., Tonachini, G., Tosi, P., Oxidation of CH4 by CO2 in a dielectric barrier discharge, Chemical Physics Letters 593, pp. 55-60 (2014) DOI: 1016/j.cplett.2013.12.069
  3. Martini LM , Dilecce G , Scotoni M, Tosi P, De Benedictis S, OH Density Measurements by Time-Resolved Broad Band Absorption Spectroscopy in a He-H2O Dielectric Barrier Discharge With Small O-2 Addition, PLASMA PROCESSES AND POLYMERS Volume: 13   Issue: 2   Pages: 298-299   (2016) DOI:1002/ppap.201500020
  4. Dilecce, G., Martini, L.M., Tosi, P., Scotoni, M., De Benedictis, S., Laser induced fluorescence in atmospheric pressure discharges, Plasma Sources Science and Technology 24 (3), 034007 (2015) DOI: 10.1088/0963-0252/24/3/034007
  5. Simek, M.; Ambrico, P. F.; Prukner, V., LIF study of N-2(A(3)Sigma (+)(u), v=0-10) vibrational kinetics under nitrogen streamer conditions, JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS Volume: 48   Issue: 26     Article Number: 265202  (2015) DOI:1088/0022-3727/48/26/265202
  6. Ambrico P.F., Ambrico M., Schiavulli L., De Benedictis S., 2D Thermoluminescence imaging of dielectric surface long term charge memory of plasma surface interaction in DBD discharges, JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS   Volume: 47   Issue: 30     Article Number: 305201 (2014) DOI:1088/0022-3727/47/30/305201
  7. Ries D., Dilecce G., Robert E., Ambrico P.F., Ambrico M., Dozias S., Pouvesle J.M., LIF and fast imaging plasma jet characterization relevant for NTP biomedical applications, JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS Volume: 47   Issue: 27  Article Number: 275401 (2014) DOI:1088/0022-3727/47/27/275401
  8. Ratynskaia, S.; Dilecce, G.; Tolias, P, Nitrogen optical emission during nanosecond laser ablation of metals: prompt electrons or photo-ionization?, APPLIED PHYSICS A-MATERIALS SCIENCE & PROCESSING Volume: 117   Issue: 1   Pages: 409-413  (2014) DOI:1007/s00339-014-8534-9

Projects

APULIA SPACE: Esperti nell’uso di tecnologia abilitanti nel settore dello spazio,  PON03PE_00067_6, (2014-2016)

Latest News

DIAGNOSTICS OF BRAIN DISEASES VIA STEM CELLS

 01 luglio 2019 - ore 14:15

 

Cnr Nanotec Lecce

 

Realizzato nell'ambito delle attività del progetto "TecnoMed Puglia - Tecnopolo per la medicina di precisione", il meeting è dedicato allo studio delle malattie neurodegenerative: dai nuovi biomarcatori alle piu recenti modellizzazioni, per una migliore comprensione dei meccanismi di base e quindi per lo sviluppo di terapie sempre più ritagliate sul singolo paziente.

EIT RawMaterials Roadshow

21 giugno 2019 ore 09:00 – 15:00

   

Lecce, Aula Fermi Edificio Aldo Romano, Campus Ekotecne, Via Lecce-Monteroni

   

Farà tappa a Lecce il prossimo 21 giugno, presso l’Aula Fermi dell’edificio IBIL all’interno del Campus Ecotekne, l’EIT RawMaterials, la piattaforma per il sostegno all’innovazione finanziata dall’Istituto Europeo di Innovazione e Tecnologia (EIT).

   

L’EIT ha creato le cosiddette KIC – Knowledge Innovation Community, comunità che mirano alla promozione dell’innovazione e della formazione in Europa in settori cruciali, sostenendo l’imprenditorialità e favorendo il passaggio di nuove idee dalla fase di incubazione al mercato.

 

La EIT RawMaterials si impegna ad affrontare la sfida globale dell’approvvigionamento delle materie prime in Europa attraverso programmi e progetti che mirano allo sviluppo di tecnologia nell’intera catena di valore delle materie prime: dall’esplorazione delle risorse, all’industria mineraria, dai processi metallurgici alla sostituzione delle materie prime critiche o tossiche, dal riciclo dei materiali dei prodotti a fine vita sino alla progettazione di prodotti per l’economia circolare. Nell’ambito dei programmi di sviluppo a livello regionale, la EIT RawMaterials ha creato un Hub nella Regione Puglia coordinato da ENEA, al fine di incrementare il coinvolgimento degli ecosistemi locali nelle attività della KIC e del suo partenariato.

 

Il MedinHub avrà inoltre l’obiettivo di raggiungere nuove organizzazioni e promuovere la partecipazione delle industrie e delle PMI più innovative, nonché il coinvolgimento delle prestigiose università e centri di ricerca dell’area.

 

Link per la registrazione:

https://www.lyyti.in/EIT_RawMaterials_Roadshow__Lecce_9500

NanoInnovation 2019

Il Cnr Nanotec è tra i protagonisti di “NanoInnovation 2019", la manifestazione organizzata dall’Associazione italiana per la ricerca industriale (Airi) e dall’Associazione Nanoitaly, ospitata a Roma dall’11 al 14 giugno. Rivolta a ricercatori, imprenditori, industrie, enti di ricerca, NanoInnovation 2019 si propone come la più importante conferenza sulle nanotecnologie e le tecnologie abilitanti in Italia.

 

Il programma dettagliato dell’evento è disponibile al linkhttp://www.nanoinnovation2019.eu/

Tra i partecipanti del Cnr Nanotec:

- Clara Guido, “Non-viral gene delivery using polymeric NPs”;

- LucaLEUZZI, “Overview del progetto ATOM”;

- AlessiaCEDOLA, “La tomografia X e le sue applicazione: dai beni culturali all'industria elettronica”;

- FrancescoMATTEUCCI, “Nanodispositivi per il fotovoltaico integrato”;

- Giuseppe Valerio Bianco, “Chemical strategies to improve CVD graphene’s functionalities in technological applications”