2
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Laboratuvar plazmalarının itki gücünün deneysel sonuçları
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.
Isıl olmayan soğuk plazmalardaki optik özelliklerin incelenmesinde teorik modeller
Isıl olmayan soğuk plazmalar için farklı karakterizasyon yöntemleri mevcuttur. Bu yöntemler arasında en yoğun kullanılan optik emisyon spektrumu ve Langmuir probudur. Bununla beraber, elde edilen verilerin de dahil edilebileceği şekilde matematiksel modeller de plazma karakterizasyonunda yoğun olarak kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında, argon gazına ait düşük basınç RF deşarjı oluşturularak, deşarj sonrası bölgeden optik emisyon spektrumu ve Langmuir probu verileri toplanmıştır. Deşarj sonrası bölge, elektrik ve manyetik alandan nispeten daha uzak ancak post-deşarj bölgesi sayılmayacak noktada olduğundan bu bölge mekaniksel zorlamalı deşarj bölgesi olarak adlandırılmıştır. Elde edilen veriler, Monte Carlo simülasyon yöntemine dayalı hücredeki parçacık yönteminde kullanılmıştır. Bu sayede plazma ortamındaki parçacık hareketi örneklenmiştir. OPSIAL isimli yazılım kullanılarak elde edilen optik emisyon spektrumlarından elektron sıcaklığı ve elektron yoğunluğu değerleri hesaplanmıştır. Optik emisyon spektrumunda yer alan göreli şiddet değerleri kullanılarak dallanma kesri değerleri hesaplanmıştır. Çalışma sonucunda, mevcut hücredeki parçacık yönteminin mekaniksel zorlamalı deşarj bölgesinde uygulanabilir olduğu, dallanma kesri hesaplamalarında hızlı bir hesaplama olan göreli şiddetler ile yapılan denklemin kullanılabilir olduğu görülmüştür. Böylece bu yöntemlerin, benzer deşarj ortamlarında kullanılabileceği gösterilmiştir