Genlik ve elektrotlar arası mesafe değişiminin yalıtkan engel deşarjına etkisi

Abstract

iÖZETPlazmalar genel olarak termal dengede ve termal dengede olmayan olarak alt bölümlereayrılabilir. Termal dengede olan plazmalarda elektronların, iyonların ve nötrparçacıkların sıcaklıkları eşittir. Termal dengede olmayan plazmalarda ise elektronlarınsıcaklıkları, ağır parçacıklar olan iyonlar, atomlar ve moleküllere göre çok daha fazladır.Atmosferik basınçta termal dengede olmayan deşarj elde etmenin en kolay yolu, güçverilen iki elektrot arasına bir veya iki tane yalıtkan tabaka yerleştirmektir. Plazmaişlemlerinde genellikle termal dengede olmayan plazma kullanılır. Atmosferik basınçlıplazmalarda pratik olarak vakum aletlerine gerek yoktur. Yalıtkan engel deşarjları,iletken iki elektrot arasındaki gaz boşluğuna yalıtkan bir madde yerleştirilerek eldeedilir. Yalıtkan engel deşarjları yaklaşık olarak atmosferik basınçlarda (0,1-1atm)çalışırlar. Deşarja uygulanan voltajın genliği 1-100 kV aralığında, frekans değeri Hz-MHz aralığındadır. Cam, kuartz, polimer veya seramikten olan yalıtkan tabakaelektrotlar arasına yerleştirilir. Elektrotlar arasındaki uzaklık ayarlanabilir. Atmosferikbasınçlı yalıtkan engel deşarjlarının kullanımı 1857'de Siemens'in ozon üretimi ilebaşlamıştır. Endüstriyel ozon üretimi, excimer lambalar, plazma tv, sessiz deşarjkarbondioksit lazerleri, kirlilik kontrolü, zehirli bileşiklerin yok edilmesi, yüzeykaplanması, değişikliği ve katalitik deşarjlar en çok bilinen yalıtkan engel deşarjuygulamalarıdır. Çalışmalarımızda yalıtkan engel deşarj içersindeki akımın elektrikselkarakteristiğini ve sinyal değişimi araştırıldı. Mikrodeşarjların fiziği, akım sellerininoluşmasını, yayılmasını ve plazma kanalındaki oluşumları anlamaya dayalıdır.Uygulanan voltajın genliğini ve frekansını, elektrotlar arası uzaklığı değiştirilerek çeşitlifarklı dalga tiplerinde incelemeler yapıldı. Elektrotlar arasındaki mesafeyi her iki sabitfrekans aralığında da kademeli olarak arttırdık, voltaj ve akım grafiklerinden mesafearttıkça deşarjın filamenter moddan düzgün moda geçtiği anlaşıldı. Yalıtkan engeldeşarjının elektriksel özellikleri deneysel sonuçlarla çalışmamızda sunulmaktadır.ANAHTAR KELİMELER: Yalıtkan Engel Deşarjı, Deşarj akımı, gep, elektron seliyayılımı, atmosferik basınç

iiABSTRACTTHE EFFECTS of GAP and AMPLITUDE VARIATION in A DIELECTRICBARRIER DISCHARGEIn general, a subdivision can be made between plasmas which are in thermalequilibrium and those which are not in thermal equilibrium. Thermal equilibriumimplies that the temperature of all species is the same. Non- thermal equilibriummeans that the temperatures of the electrons are characterized by much highertemperatures. Introducing one or more insulating plates between two electrodes isone of the easiest ways to realize a non-equilibrium atmospheric pressure discharge.Non-thermal plasmas are widely used for plasma processing. Atmospheric pressureplasmas require practically no vacuum devices. Dielectric barrier discharges occur inarrangements where at least one dielectric is positioned in a gas space in betweenconducting electrodes. D.B.D.?s operate at approximately atmospheric pressure(0,1-1atm). An ac voltage with an amplitude of 1-100kV and a frequency of a few Hz toMHz is applied to the discharge. Dielectric layer made of glass, quartz, ceramic orpolymer is placed between the electrodes. The inter electrode distance varies from0,1mm to several cm. The atmospheric pressure dielectric barrier discharge has beenused for a long time, starting with the ozone generation by Siemens 1857. Most wellknown industrial dielectric barrier discharge applications are industrial ozonegeneration, excimer lamps and plasma displays, silent-discharge CO2 lasers,pollution control, surface modification and surface coating, catalytic dielectric-barrier discharges. In our work we investigated the electrical characteristics ofcurrent and signal variation in dielectric barrier discharge. The adjustable parametersare; inter-electrode distance, amplitude of applied voltage and frequency of appliedvoltage. One electrode is powered; the power is supplied by a high voltage amplifierthat allows the operation over a wide range of voltages and frequencies. When gap isincreased we see that the discharge turned to homojen mode from diffuse mode. Thephysics of microdischarges helps us to understand the formation of plasma channels,avalanches, streamers and decay. The electrical characteristics of dielectric barrierdischarge is presented by discussing the experimental results.KEY WORDS: Dielectric barrier discharge, discharge current, gap, streamerpropagation, atmospheric pressure