Kilohertz plazma kalem
Kilohertz plasma pencil
Yazar: ECE ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. TAMER AKAN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Yüksek Enerji ve Plazma Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Literatürde plazma kalem olarak bilinen atmosferik basınç soğuk plazma jet sisteminin benzer elektrot yapısına, 18 kV-15 kHz alternatif akım güç kaynağı ile elektromanyetik alan uygulayarak farklı özelliklere sahip yeni bir atmosferik basınç soğuk plazma jet cihazı ve plazma türü üretilmiştir. Bu cihaz "Kilohertz Plazma Kalem" olarak adlandırılmıştır. Kilohertz plazma kalem ile helyum ve argon gazında atmosferik basınç plazma jetler üretilmiş ve üretilen jetlerin özelliklerinin gaz akış hızı ile değişimi incelenmiştir. Bununla birlikte kilohertz plazma kalem farklı boyutlarda üretilerek özellikleri incelenmiş ve özellikle çıkış ağzı (nozzle) çapı farklı kilohertz plazma kalemler üretilerek optimum çalışma koşullarında plazma jet elde edilmiştir. Argon ve helyum gazları ile çalıştırılan kilohertz plazma kalemin ürettiği atmosferik basınç plazma jetlerin elektriksel ve spektroskopik özellikleri incelenmiştir. Sıcaklık ölçümleri ile kilohertz plazma kalemin ürettiği plazma jetin oda sıcaklığında olduğu ve uzun süre insan cildine uygulandığında zarar vermediği görülmüştür. Elektriksel ve spektroskopik analizler ile literatürde bilinen plazma kalemden farklı özelliklerde bir atmosferik basınç plazma jet üretildiği gösterilmiştir. Kilohertz plazma kalemin ürettiği plazma jet, farklı yüzeylere uygulanmış ve uygulama sonrası yüzeylerin aktifleştiği görülmüştür. Bunun için metal, plastik, cam, kâğıt ve bez yüzeylere kilohertz plazma kalem ile uygulama yapıldıktan sonra su damlası testi gerçekleştirilmiştir. Bununla birlikte helyum ve argon gazı ile üretilen kilohertz plazma kalem jetleri Pseudomonas Aeruginosa planktonik bakterileri üzerine uygulanmış, inkübasyon süresi sonunda bakteri azalımı (inaktivasyonu) gözlenmiştir. Böylece kilohertz plazma kalemin sterilizasyon uygulamalarında kullanılabileceği gösterilmiştir. İnsan vücuduna zarar vermeyen kilohertz plazma kalem gelecekte canlı üzerinde enfeksiyona sebep olan bakterilerden arındırma işlemlerinde, yara ve yanık tedavisi, kan pıhtılaştırma ve kanser tedavisi gibi birçok tıbbi uygulamalarda kullanılabilecektir.

Abstract:
A new atmospheric pressure cold plasma jet device with different properties and a new plasma type has been produced by applying electromagntic field with an 18 kV-15 kHz alternating current power source to the electrode structure of the atmospheric pressure cold plasma jet system, known as plasma pencil. This new device is named as "Kilohertz Plasma Pencil". Atmospheric pressure plasma jets were produced in helium and argon gases with kilohertz plasma pencil and the variation of the properties of the produced jets with respect to the gas flow rate was investigated. In addition, kilohertz plasma pencil was produced in different sizes and its properties were examined, and especially by producing with different nozzle diameters, plasma jets were obtained under optimum working condition. The electrical and spectroscopic properties of the atmospheric pressure plasma jets produced by kilohertz plasma pencil, which have been operated with argon and helium, have been investigated. By the temperature measurements it has been recorded that the plasma jet produced by the kilohertz plasma pencil was under room temperutre and no harmful effects on human skin, when applied for a long period, have been observed. With the electrical and spectroscopic analyzes, it has been shown that a different type of atmospheric pressure plasma jet has been produced than the plasma pencil known in the literature. The plasma jet produced by the kilohertz plasma pencil has been applied on various surfaces subsequently the activation of the these surfaces have been observed. For this purpose, a water drop test was performed right after the application of kilohertz plasma pencil on metal, plastic, glass, paper, and cloth surfaces. In addition to that, kilohertz plasma pencil produced by helium and argon gases, has been applied on the Pseudomonas Aeruginosa planctonic bacterias, and at the end of the incubation period an inactivation of bacterias have been observed. In that way, it has been shown that kilohertz plasma pencil can be used in sterilization applications. It is expected to use kilohertz plasma pencil, which has been shown to be harmless to human skin, in the future in many different medical areas such as; cleansing the infectious bacteria from the skin, curing wounds and burns, coagualting the blood and cancer treatment.