A pulsed microwave (MW) plasma was maintained in a waveguide with an ignition pin. Images of the MW discharge were recorded during ignition in ambient air with millisecond time resolution and correlated with measurements of absorbed MW power. This work is focused on the quantification of ignition stability and observation of the plasma structure. Additionally, a time-and space-integrated emission spectrum in the range 220-770 nm is presented.

A plasma source operating at atmospheric pressure by continuous or pulsed microwave at 2.45 GHz with a maximum power of 1.7 kW is developed for surface treatment applications. The microwave power is coupled into a cylindrical cavity used as a process chamber. The device characteristics are studied in detail using a simple network analysis and finite integration technique simulations. Experimental results are compared with the outcome of the model. The TM 01 mode in the process chamber is found to be appropriate for surface treatment. The results obtained are used to optimize and simplify the device performance and operation. It has been found that the electric field strength, responsible for plasma ignition, and the microwave power coupling into the plasma demonstrate a contradictory course-a maximum field corresponds to a minimum power in-coupled. A set of parameters representing a compromise between stable plasma ignitions and proper plasma treatment has been found.

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Zunehmende Transportwege aufgrund sich ausdehnender urbaner Zonen und wachsender Märkte im Zuge der Globalisierung führen zu steigenden Ansprüchen an Verpackungen für verderbliche Produkte. Die Haltbarkeit vieler Produkte wird bestimmt einerseits durch die mikrobiologische Belastung, andererseits durch Diffusion initiierte Abbauprozesse. Auf die Verwendung von Konservierungsstoffen möchte man möglichst verzichten, da diese im Verdacht stehen, allergene Reaktionen auszulösen. Für die antimikrobielle Behandlung der Verpackungen stehen zwei chemische Verfahren zur Verfügung. Das Nassverfahren beruht auf Peressigsäure, wohingegen das Trockenverfahren auf Wasserstoffperoxid beruht. Sowohl in der Lebensmittelindustrie als auch in der Pharmaindustrie möchte man auf die Anwendung von Gefahrstoffen verzichten. Plasma stellt mit seinen vielen antimikrobiell wirkenden Komponenten wie z.B. UV‐Licht und Radikalen eine interessante neue Alternative dar. Bei den Plasmen wird zwischen Niederdruckund Atmosphärendruckplasmen unterschieden. Beide Plasmaarten haben ihre spezifischen Vor‐ und Nachteile. Die Randbedingungen, die an eine antimikrobielle Plasmabehandlung in der Pharmaindustrie gestellt werden, sind eine Kompatibilität mit den vorhandenen Medien wie Strom, Sterilwasser und Sterilluft sowie kompakte Abmessungen. Für die Untersuchungen wurde eine mikrowellenangeregte Laufentladung verwendet. Eine sorgfältige Berechnung der elektrischen Feldverteilung durch numerische Simulation ist erforderlich, um die thermische Belastung der Flaschen zu minimieren. Für eine praktische Umsetzung müssen auch die Prozessnebenzeiten minimiert werden. Hierzu wurde ein barrierefreies Transportsystem entwickelt. Der Einsatz moderner Schaltnetzteiltechnik zur Ansteuerung des Magnetron erlaubt eine schnelle Steuerung des Behandlungsprozesses. Um bei den Behandlungen nicht in den kritischen Temperaturbereich zu gelangen, ist man auf 3 Plasmazyklen von jeweils 300 ms bei einer Leistung von 1000 W limitiert. Unter diesen Bedingungen werden durch die direkte Einwirkung des Plasmas ca. 1–2 lg Mikroorganismen inaktiviert. Bei einer Nachwirkzeit von 5 min können auch bis zu 5 lg Inaktivierung erreicht werden. Daher sind weitere Optimierungen hinsichtlich der Effizienz des Plasmaverfahrens erforderlich.

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