Soğuk akan post-deşarj plazma reaktörlerinin üretimi ve bazı özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, hem düşük hem de atmosferik basınçta deşarj ve post-deşarj plazma üretimine imkân sağlayan iki farklı soğuk akan post-deşarj plazma reaktörünün tasarımı ve üretimi Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Soğuk Plazma Laboratuvarı’ nda gerçekleştirilmiştir. Düşük basınçta soğuk akan post-deşarj plazma üretim reaktörü, birbirine bağlı üç ayrı vakum odasından oluşturulmuştur. Reaktörün içerisine gönderilen farklı gaz türleri için alternatif akım güç kaynakları kullanılarak, alüminyum elektrotlar arasında oluşturulan yüksek voltajla vakum odalarında plazma deşarjları oluşturulmuştur. Reaktörün ortasında yer alan etkileşim reaktöründe (post-deşarj odası) elektrik alan içerisinde üretilen deşarj plazmaların post-deşarjlarının etkileşimleri helyum, argon, oksijen ve atmosferik hava kullanılarak dört farklı gaz türü için optik olarak incelenmiştir. Elde edilen emisyon spektrumlarından, düşük basınçta soğuk akan post-deşarj plazmaların optik özellikleri ortaya konmuştur. Atmosferik basınçta soğuk akan post-deşarj (plazma jet) reaktöründe ise elektro-kimyasal sivriltme tekniği ile oluşturulmuş iğne elektrot ve toprak elektrotu arasından plazma deşarjının çıkarılması işlemi gerçekleştirilmiştir. Tasarımı itibariyle maliyeti açısından oldukça ekonomik olan bu reaktörde uygulanan voltaj, frekans ve gaz akış hızı gibi parametreler ile optimum koşullar belirlenerek, insan vücuduna hem elektriksel hem de sıcaklık açısından herhangi bir zararı bulunmayan atmosferik basınç soğuk plazma jet üretimi gerçekleştirilmiştir. Helyum ve argon gazları kullanılarak üretilen soğuk akan atmosferik basınç post-deşarj (plazma jet) üzerinden alınan optik emisyon spektrumları ile post-deşarj plazma içerisinde yer alan nötr atom, uyarılmış atom ve moleküllerin optik özellikleri ortaya konmuştur. Deneysel çalışmalar sırasında, hem düşük hem de atmosferik basınçta üretilen deşarj ve post-deşarj plazmadaki değişimler voltaj, frekans, gaz türü ve gaz akış hızı gibi parametreler değiştirilerek gözlemlenmiştir. Bu gözlemler sonucunda iki farklı reaktördeki değişimler optik açıdan incelenmiştir.

In this study, two different cold flowing post-discharge plasma reactors which allow to generate discharge and post-discharge plasma both low and atmospheric pressure were designed and produced in Cold Plasma Laboratory, Eskişehir Osmangazi University. The cold flowing post-discharge plasma production reactor at low pressure was formed by three separate vacuum chambers connected to each other. Plasma discharges were generated in the vacuum chambers with the high voltage generated between the aluminum electrodes using alternating current power supplies for different types of gas sent into the reactor. In the interaction reactor (post-discharge chamber) located in the middle of the reactor, the interactions of the post-discharges of discharge plasmas produced in the electric field were optically examined for four different gas species using helium, argon, oxygen and atmospheric air. The optical properties of cold flowing post-discharge plasmas at low pressure were determined from the obtained emission spectrums. In the cold flowing post-discharge plasma reactor at atmospheric pressure (plasma jet), the plasma discharge was removed between the electro-chemically sharpened needle electrode and the ground electrode. Optimum condition parameters such as applied voltage, frequency and gas flow rate of this reactor which is very economical in terms of cost and design were determined. Then atmospheric pressure cold plasma jet production without any electrical and thermal damage was carried out in the human body. The optical properties of neutrals, excited atoms and molecules in the post-discharge plasma were determined by optical emission spectrums of cold flowing atmospheric pressure post-discharge (plasma jet) produced using helium and argon gases. During the experimental studies, changes in the discharge and post-discharge plasmas produced at both low and atmospheric pressure were observed by changing parameters such as voltage, frequency, gas type and gas flow rate. As a result of these observations, the changes in two different reactors have been examined optically.