Düşük Sıcaklık ve Düşük Basınçtaki Plazma Parametrelerinin İncelenmesi

Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje, 1999 - 2002

Proje Türü: Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje
Başlama Tarihi: Ocak 1999
Bitiş Tarihi: Ocak 2002

Proje Özeti

Bu projede bir vakum ve gaz depolama sistemi ile 5 adet plazma deşarj tüpünden oluşan sistem birleşik duruma getirilmiştir. Sistemin büyük oranı pyrex camdan Bükreş/Romanya’da üretilmiş ve parça parça Eskişehir Osmangazi Üniversitesi’ne getirilerek monte edilmiştir. Vakum ve gaz depolama sistemi pyrex Argon ve Neon gaz tankları, basınç ölçüm sistemi, vakum sistemi ve pyrex cam vanalardan oluşmaktadır. Vakum sisteminde bulunan Edwards RV3 mekanik pompa vanalar yardımıyla tüm sistemi 10^-2-10^-4 mbar düşük basınca ulaştırabilmektedir. Vakum sistemine difüzyon pompası bağlantısı da yapılmıştır. Vanalar yardımıyla 5 adet pyrex deşarj tüpü tümüyle ya da ayrı ayrı vakumlanabilmektedir ve istenilen basınçta istenilen gaz ile doldurulabilmektedir. 5 ayrı deşarj tüpünde; 1- Breakdown voltajı ve Paschen eğrisi, 2- Pozitif kolon elektrik alan dağılımı, 3- Elektron sıcaklığı ve yoğunluğu, 4- Çift katot etkisi ve 5- Katot akım yoğunluğunun incelenmesi sistemleri bulunmaktadır. Her sistem tungsten elektrotlara sahiptir ve özel sızdırmazlık materyali ile pyrex cam tüp içine yerleştirilmiştir. Tüm deşarj tüpleri 5.000V DC güç kaynağına ve balast dirençlere bağlıdır. Ayrıca her bir deşarj tüpünden oluşan deşarj sisteminde ayrı ayrı deşarj akımının ölçüldüğü ampermetre ve voltmetre bulunmaktadır. 5 ayrı deşarj sisteminde aşağıdaki deneyler yapılmktadır:

1- Breakdown voltajı ve Paschen eğrisi inceleme deşarj sisteminde bir sabit ve bir hareketli tungsten dairesel elektrot bulunmaktadır. Elektrotların dış kısmı ve hareketli elektrot tutucusu plazmanın yalnızca elektrotlar arasında oluşması için cam ile kaplıdır. Hareketli elektrot yay ile sarılıdır ve deşarj tüpünün dışına yerleştirilmiş halka mıknatıs ile elektrotlar arası mesafe istenilen uzaklığa getirilecek şekilde hareket ettirilebilmektedir. Deşarj tüpünün üstünde bulunan milimetrik kâğıt ile elektrotlar arası uzaklık ölçülmektedir. Bu sistemde elektrotlar arası uzaklık ve basınç değiştirilerek farklı gazlar için Breakdown voltajı bulunmakta ve Paschen eğrisi elde edilmektedir.

2- Pozitif kolon elektrik alan dağılımı inceleme deşarj sistemi, Breakdown voltajı ve Paschen eğrisi inceleme deşarj sistemine benzerdir. Burada deşarj üretildikten sonra pozitif kolon bölgesi üzerindeki potansiyel bulunarak deşarjın pozitif kolon elektrik alan dağılımı bulunmaktadır.

3- Elektron sıcaklığı ve yoğunluğu ölçüm deşarj sistemi iki sabit tungsten elektrot ve deşarj tüpünün orta kısmına monte edilmiş Tungsten Langmuir proptan oluşmaktadır. Elektrotlar arasında plazma oluşturulduktan sonra proba 30 V pozitif ve negatif voltaj beslemesi yapılarak istenilen gaz ve basınçtaki plazmanın elektron sıcaklığı ve yoğunluğu hesaplanabilmektedir.

4- Çift katot etkisinin incelendiği deşarj sistemi bir sabit ve bir hareketli dairesel tungsten elektrot ve bu iki elektrot arasında kalan sabit halka elektrottan oluşmaktadır. Deşarj tüpü içinde plazma oluşturulduktan sonra ayrı bir güç kaynağı ile halka elektroda pozitif besleme yapılmaktadır. Hareketli elektrot ile elektrotlar arası uzaklık değiştirilerek deşarj akımındaki pik değer eğrisi elde edilmektedir.

5- Katot akım yoğunluğunun incelenmesi deşarj sistemi bir sabit dairesel ve bir sabit halka elektrottan oluşmaktadır. Halka elektrot düz dairesel cam deşarj tüpü iç yüzeyine yakın bulunmaktadır. Elektrotlar arasında plazma oluştuktan sonra farklı deşarj akımlarında elde edilen plazmaların düz dairesel cam deşarj tüpünün dış yüzeyinden (halka elektrotun arasından) dijital fotoğraf makinesi ile fotoğrafları çekilmektedir. Deşarj akımı değiştikçe sabit elektrot üzerindeki plazma alanı değiştiği için bilgisayara aktarılan görüntülerden deşarj akım yoğunluğu yaklaşık olarak hesaplanabilmektedir.