Development of atmospheric plasma system by dielectric barrier discharge

การพัฒนาระบบผลิตพลาสมาที่ความดันบรรยากาศแบบไดอิเล็กตริกแบริเออร์

Name: Pongsathon Jitsomboonmit

LCSH: Atmospheric electricity

LCSH: Atmospheric electricity -- Industrial applications

LCSH: High voltages

LCSH: Plasma products

Abstract: Atmospheric Plasma (AP) may be generated by dielectric barrier discharge (DBD) technique. In such a system, electrodes are arranged in the form of two parallel plates; one or both electrodes are covered by dielectric materials. A high voltage power supply at medium or high frequency is normally required in a DBD system. This work presents the development of a high voltage medium frequency power supply. A full bridge or H-bridge inverter, controlled by IC TL494CN, is employed to convert DC voltage into 17-kHz square wave signals. The square wave signals are then filtered by 2.4-mH inductor before feeding the primary winding of a 1:20 step-up transformer. The output voltage of up to 17 kVp-p is sinusoidal by means of resonance circuit. The developed AP system was used to generate plasma from argon, helium, nitrogen and air. Their discharged characteristics were analyzed by snap-shot photographs, voltage-current characteristic, Lissajous Figure and optical emission spectroscopy (OES). Helium started the first discharge of a few us long at 2 kVp-p and added the second discharge of a few ten us at 4 kYp-p- The former discharge is understood as a glow-like discharge while the latter as Townsend-like one. In the 6 kVp-p range, four discharge peaks were observed in total. Argon had its first discharge at about 5 kVp-p. Nitrogen and air plasma were more difficult to discharge. They did not glow even up to the maximum 17 kVp-p, but rather showed filamentary discharge instead. OES confirmed characteristic spectral lines of each gas. Applications of atmospheric argon plasma have been demonstrated by treating ITO thin films and tapioca starch. The water contact angle of ITO surface reduced after treating with plasma. The effect was stronger with increased power and a longer treatment time. OES and a scanning electron micrograph of starch showed starch molecules have undergone the cross-linking process after plasma treatment.

Abstract: พลาสมาที่ความดันบรรยากาศสามารถสร้างด้วยเทคนิคไดอิเล็กตริกแบริเออร์ ในระบบดังกล่าวแผ่นอิเล็กโตตดคู่ขนาน แผ่นใดแผ่นหนึ่งหรือทั้งสองแผ่นจะมีฉนวนครอบอยู่ แหล่งกำเนิดไฟฟ้าศักย์สูงและความถี่กลาง ๆ หรือสูง เป็นอุปกรณ์หลักใน ระบบ งานวิจัยนี้นำเสนอการออกแบบวงจรไฟฟ้าของเครื่องจ่ายไฟฟ้าศักย์สูงความถี่ปานกลาง โดยใช้ฟูลบริดจ์คอนเวอร์เตอร์ที่ควบคุมจากไอซื TL494CN ทำหน้าที่แปลงไฟกระแสตรง ให้เป็นสัญญาณรูปร่างสี่เหลี่ยมมีความถี่ 17 kHz ก่อนที่จะกรองโดยตัวเหนี่ยวนำ 2.4 mH แล้วจึงจ่ายให้กับหม้อแปลงขึ้นที่มีอัตราส่วนขดลวดเป็น 1:20 สัญญาณไฟฟ้ขาออกเป็นคลื่นรูปชายน์จากการทำงานของวงจรกำทอนจะปรับค่าความต่างศักย์ได้ในช่วง 0-17 kVp-p ระบบผลิดพลาสมาที่ความดันบรรยากาศถูกนำไปจุดโดยใช้ก๊าซอร์กอน ฮีเลียม ไนโตรเจน และ อากาศ คุณลักษณะของพลาสมาที่ความดันบรรยากาศถูกวิคราะห์จาก รูปถ่าย คุณลักษณะของศักย์ไฟฟ้าและ กระแส Lissajous Figure และ สเปกตรัมทางแสงที่ให้ออกมา (OES) ฮีเลียมเกิดการคายตัวและอาร์กอนจะมีลักษณะเป็นเนื้อเดียวกันในขณะที่ไนโตรเจนและอากาศจะมีลักษณะเป็น filament อย่างไรก็ตามพลาสมาที่เป็นเนื้อเดียวกันนั้นสามารถแบ่งออกได้เป็นอีก 2 ประเภทนั้นคือ atmospheric glow discharge (APGD) and atmospheric Townsend discharge (APTD) ซึ่งขึ้นอยู่กับคุณลักษณะของกระแสดิสชาร์จ การประยุกต์ใช้พลาสมาที่ความดันบรรยากาศถูกสาธิตโดยการนำฟิล์มบาง ITO และแป้งมันสำปะหลังมาผ่านอาร์กอนพลาสมา โดยหยดน้ำบนฟิล์มบาง ITO ลดลงมือเพิ่มกำลังไฟฟ้าและระยะเวลาการผ่านพลาสมา และผล OES และ SEM ของแป้งนั้นชี้ให้เห็นถึงการทำปฏิกิริยาระหว่างอนุมูลอิสระในพลาสมากับโมเลกุลของแป้ง

Mahidol University. Mahidol University Library and Knowledge Center

Address: NAKHONPATHOM

Email: liwww@mahidol.ac.th

Name: Somsak Dangtip

Role: Thesis Advisors

Name: Tanakorn Osotchan

Role: Thesis Advisors

Name: Toemsak Srikhirin

Role: Thesis Advisors

Created: 2010

Modified: 2013-11-12

Issued: 2013-11-12

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: TH P796d 2010

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Physics

Grantor: Mahidol University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	4936252-eng.pdf	970.7 KB	12	2018-06-01 05:29:22
2	4936252-tha.pdf	983.63 KB	14	2020-02-28 09:37:34
3	4936252.pdf	9.11 MB	42	2020-02-28 09:37:48

ใช้เวลา

0.256048 วินาที