Laboratuvar plazmalarının itki gücünün deneysel sonuçları
The experimental results of thrust power of laboratory type plasmas
Yazar: SERCAN MERTADAM
Danışman: PROF. DR. MURAT TANIŞLI
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Matematiksel Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Soğuk plazma = Cold plasma

Özet:
Kısaca maddenin dördüncü hali olarak tanımlanabilecek olan plazma, bilimsel çalışmalarda kullanıldığı gibi elde edilen sonuçlar doğrultusunda endüstride de kullanılmaktadır. Düşük basınç ve atmosferik basınç plazmalar farklı güç kaynakları ile ve farklı deşarj tasarımları içerisinde üretilerek karakterize edilmektedir. Tek gaz veya çoklu gaz karışımları ile elde edilebilen plazmalar, alternatif akım, doğru akım, radyo frekans veya mikrodalga güç kaynakları ile oluşturulabilmektedir ve bu doğrultuda farklı kullanım alanları için hangi plazma çeşidinin uygun olduğu araştırılmaktadır. Kullanım alanları arasında, ince filmlerin temizliği, yarı iletken ürünlerin işlenmesi, bakteri, maya ve mantarlar gibi mikroorganizmaların sterilizasyonu ve malzemelerin su itici kaplanması sayılabilir. Bir diğer örnek ise plazma kullanılarak elde edilen uzay araçları itki sistemleridir. Bu sistemler bir süredir özellikle ABD ve Rusya gibi ülkelerin ilgisini çekmekte ve bu ülkeler bahsedilen itki sistemleriyle ilgili çalışmalar yürütmektedir (ABD, NASA; NEXT ve Rusya; VASIMR). Bu sistemlerde genellikle xenon gazı seçilmektedir ve elde edilen itki değerleri şimdilik ancak uzay boşluğunda nispeten hafif uzay araçlarını ve uyduları dengede tutmak için kullanılmaktadır. Bu çalışmada ise laboratuvar şartlarında, nispeten çok daha düşük maliyetlerle elde edilen ve atmosferik basınç altında, alternatif akım güç kaynağı kullanılarak üretilen dielektrik bariyer deşarj-benzeri (DBD-like) bir sistemin itki özellikleri incelenmeye çalışılmıştır. Bunun için yeni bir deşarj sistemi tasarlanmış ve elde edilen plazmanın optik emisyon spektrumları alınarak karakterizasyonu yapılmaya çalışılmıştır. Buradan elde edilen verilerle itki değerleri hesaplanmış ve bir terazi sistemi kurularak bu değerlerin doğruluğu test edilmeye çalışılmıştır.

Abstract:
Plasma which can be defined as fourth state of matter is used in scientific studies and in the industry with obtained results. Low pressure and atmospheric pressure plasmas are obtained using different power supplies and in different discharge designs and characterized. Generated plasmas using single gas or multiple gas mixtures can be obtained with alternative current, direct current, radio frequency or microwave power supplies and in this way it is researched that which plasma is suitable for different application areas. Thin film cleaning, semiconductor products' processes, bacteria, yeast and fungi sterilization and water repellent coating of any product can be counted for plasma applications. Another example is that spacecraft thrust systems which are produced using plasma. Some countries like USA and Russia interest of these systems and they carry out some studies about plasma thrust systems (USA, NASA; NEXT and Russia; VASIMR).  Xenon gas is preferred for these systems generally and obtained thrust values can be used for stabilize the relatively light spacecraft and satellites in the space for now. In this study, thrust properties of the relatively cheaper dielectric barrier discharge-like (DBD-like) plasma system which is obtained at atmospheric pressure and generated using alternative current power supply are researched. A newly discharge system is designed and the plasma characterized using optical emission spectra for this aim. Thrust values are calculated using with obtained data and the values are tested using the created scale system.