전극 형상이 유전체 장벽 방전 플라즈마에 미치는 영향
Effect of electrode type on dielectric barrier discharge (DBD) plasma
- 주제(키워드) 대기압 플라즈마 , 유전체 장벽 방전 플라즈마
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 김창구
- 발행년도 2018
- 학위수여년월 2018. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000026804
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 연구에서는 유연한 고분자를 유전체로 사용하여 유전체 장벽 방전(dielectric barrier discharge, DBD) 시스템을 제작하였다. DBD 시스템은 유전체와 금속으로 구성하였으며, 유전체로는 polytetrafluoroethylene (teflon), polydimethylsiloxane (PDMS), polyethylene terephthalate (PET) 필름을 사용하였고 금속으로는 Cu 필름을 사용하였다. DBD 시스템에 AC 전원을 인가하였을 때, 대기압에서 안정적으로 플라즈마가 방전되는 것을 확인하였다. 또한 유전체의 정전용량, 전압의 크기, 전극의 패턴을 조절하면서 각각의 변수가 DBD 플라즈마에 미치는 영향을 확인하였다. 공정 변수에 따른 플라즈마 세기는 optical emission spectroscopy (OES)를 이용하여 측정하였고, 플라즈마에서 생성된 가스의 농도는 gas detector를 이용하여 측정하였다. 플라즈마의 전자온도는 Boltzmann plot 방법을 이용하여 계산하였다. 유전체의 정전용량은 teflon, PDMS, PET 순으로 증가하였으며, 정전용량이 증가함에 따라 메모리 전압(memory voltage) 효과가 증가하여 플라즈마 세기, 가스의 농도, 전자온도가 증가하였다. 전압의 크기는 6 kV부터 15 kV까지 3 kV 간격으로 조절하였으며, 전압이 증가함에 따라 형성되는 전기장의 세기가 증가하여 플라즈마 세기, 가스의 농도, 전자온도가 증가하였다. DBD 시스템의 전극 패턴은 Cu 무전해도금을 이용하여 형성시켰다. 패턴의 형태는 정사각형, 아령, 톱, 지그재그와 같이 총 4가지였다. 위 순서에 따라 전극의 모서리 길이가 증가하였고, 모서리 부분에서 강한 전기장이 형성되어 플라즈마 세기, 가스의 농도, 전자온도가 증가하였다. 이러한 경향을 통하여 공정 변수와 플라즈마 세기, 가스의 농도, 전자온도 간의 상관관계를 밝혔다.
more초록/요약
A dielectric barrier discharge (DBD) system has been built using flexible polymer dielectrics. The DBD system were configured with dielectrics and metal. Polytetrafluoroethylene (teflon), polydimethyl- siloxane (PDMS), and polyethylene terephthalate (PET) films were used as the dielectrics. For the metal, Cu films were used. When AC power was applied to the DBD system, atmospheric pressure plasma was stably discharged. Dielectric capacitance, voltage, and pattern of electrodes were controlled to analyze the effect on the DBD plasma. The plasma intensity according to the variables was measured using the optical emission spectroscopy (OES) and the concentration of gas generated in the plasma was measured using a gas detector. The electron temperature of plasma was calculated using the Boltzmann plot method. Dielectric capacitance increased for teflon, PDMS, and PET. As dielectric capacitance increased, the effect of memory voltage increased. Therefore plasma intensity, gas concentration, and electron temperature increased. Voltage was controlled from 6 kV to 15 kV with 3 kV interval. As voltage increased, the intensity of electric field increased. Accordingly plasma intensity, gas concentration, and electron temperature increased. The DBD system’s pattern of electrodes was generated using the Cu electroless plating. The patterns included four types: square, dumbbell, saw, and zigzag. The contour length of electrodes increased in the above order and a strong electric field was formed at the edge. Consequently plasma intensity, gas concentration, and electron temperature increased. Through these trends, the relationship between process variables and electron temperature were investigated. Also the relationship between electron temperature and plasma intensity, electron temperature and gas concentration.
more목차
1. 서론
1.1 대기압 플라즈마
1.2 DBD 플라즈마
1.3 플라즈마 의학
1.4 연구 목적
2. 유전체에 따른 DBD 플라즈마
2.1 실험
2.1.1 DBD 시스템
2.1.2 실험 조건 및 분석 방법
2.2 결과
2.2.1 OES 스펙트럼
2.2.2 가스 농도
2.3 토의
2.3.1 유전체에 따른 전자온도
2.3.2 전자온도와 OES 피크 세기의 상관관계
2.3.3 전자온도와 가스 농도의 상관관계
2.4 결론
3. 전극 패턴에 따른 DBD 플라즈마
3.1 실험
3.1.1 DBD 시스템
3.1.2 실험 조건 및 분석 방법
3.2 결과
3.2.1 OES 스펙트럼
3.2.2 가스 농도
3.3 토의
3.3.1 모서리 길이에 따른 전자온도
3.3.2 전자온도와 OES 피크 세기의 상관관계
3.3.3 전자온도와 가스 농도의 상관관계
3.3.4 고분자를 이용한 DBD 시스템의 유연성
3.4 결론
