Yüksek frekans atmosferik basınç plazma sisteminin incelenmesi
Investigation of high frequency atmospheric pressure plasma system
Yazar: ALİ GÜLEÇ
Danışman: DOÇ. DR. LÜTFİ ÖKSÜZ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Atmosferik basınç plazmaların endüstriyel uygulamaları gün geçtikçe artmaktadır. Karmaşık vakum elemanları gerektirmemeleri en önemli avantajlarıdır. İstenen işleme uygun atmosferik basınç plazma üretmek için, plazma parametrelerinin ve karakteristiklerinin belirlenmesi gerekir. Bu tezde yüksek frekans (radyo frekans 13.56 MHz) atmosferik basınç, kapasitif parlak deşarj, elektriksel ve optik metotlarla tanımlandı. Plazma silindirik cam tüp içinde helyum akışıyla elde edildi. Akım-voltaj karakteristikleri, uygulanan rf gücün artışıyla deşarj modunda değişiklik olduğunu gösterdi. ICCD kamera kullanılarak deşarjın zamana ve uzaya bağlı fotoğrafları çekildi. Bu fotoğraflarda da deşarjdan yayılan ışık şiddetinin tepe noktalarının yüksek rf güçlerde değiştiği gözlendi. ICCD fotoğraflardan yapılan diğer gözlem de deşarjın ışık şiddetinin, rf sinyalin fazına ve helyum akış hızına bağlı olmasıdır. Atmosferik plazmanın elektron sıcaklığı ve elektron yoğunluğu sırasıyla 4.7 eV ve 7.35 x 1012 cm-3 olarak çift sonda metoduyla belirlendi. Optiksel salınım spektrumu (OES) metodu plazma içindeki atomik ve moleküler parçacık türlerini belirlemede kullanıldı. N2, N2+ moleküler ve He, O, H ve N atomik çizgileri gözlendi. Oksijen çizgileri elektron sıcaklığını belirlemek için Boltzmann eğrisi yönteminde kullanıldı.Ayrıca atmosferik basınçta yalıtkan engelli aktüatör deşarjının optiksel analiziyle ilgili sonuçlara yer verildi. Optiksel analizde, rf deşarjdakine benzer biçimde OES ve ICCD kamerayla gerçekleştirildi. Deşarjın spektrumları teorik SPECAIR spektrumlarıyla karşılaştırıldı ve deşarjın elektron, titreşimsel, dönmesel ve hareketsel sıcaklıkları belirlendi. Deşarjın zamana ve uzaya bağlı fotoğrafları çekildi.

Abstract:
Industrial applications of atmospheric pressure plasmas have been increased day by day.Their most important advantage is not to require complex vacuum elements. To produce atmospheric pressure plasma suitable for requested process, plasma parameters and characteristics have to be determined. In this thesis, high frequency (radio frequency 13.56 MHz) atmospheric pressure capacitive glow discharge was diagnosed by electrical and optical methods. Plasma was obtained in a cylindrical glass tube with stream of helium gas. Current-voltage characteristics showed that the discharge mode changed with increasing rf power. Time and space resolved photographs of discharge were taken by using ICCD camera. The light intensity peaks emitted from discharge also changed with increasing rf power. The other observation from ICCD images was the discharge light intensity depended on rf phase and helium flow rate. The electron temperature and density of the atmospheric plasma were determined as 4.7 eV and 7.35 x 1012 cm-3 respectively by double probe method. Optical emission spectrum (OES) method was used to determine atomic and molecular species in the plasma. N2, N2+ molecular and He, O, H and N atomic lines were observed. The oxygen lines were used in the Boltzmann plot method to determine the electron temperature.Additionally, the optical characteristic result of a dielectric barrier actuator discharge was given. Optical analysis was carried on by OES and ICCD camera same as in the case of rf discharge. The discharge spectra were compared with theoretical SPECAIR spectra and electronic, vibrational, rotational and translational temperatures of discharge were determined. Time and space resolved photos of discharge were taken.