مقالۀ پژوهشی: تاثیر پیکربندی الکترود بر مشخصه های الکتریکی و گرمایی دستگاه‌های پلاسمای تخلیه سد دی الکتریک سطحی فشاراتمسفری سرد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مربی، پژوهشکده پلاسما و پلاسما پزشکی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

2 دانشیار، پژوهشکده پلاسما و پلاسما پزشکی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

3 دانش ‎آموختۀ کارشناسی ارشد، پژوهشکده پلاسما و پلاسما پزشکی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

چکیده

پیکربندی هندسی الکترود به صورت قابل توجهی بر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی تخلیه تأثیر می‌گذارد. مقاله ارائه شده پویایی ساختارهای پلاسمای تخلیه سد دی‌الکتریک سطحی فشار اتمسفر سرد با پیکربندی‌های مربعی، شش ضلعی و دایروی ساخته شده در پژوهشکده پلاسما دانشگاه خوارزمی را نمایان می‌سازد و تأثیرات عمیق آن بر توان مصرفی دستگاه، یکنواختی میکرو تخلیه و دمای تولیدی پلاسما روشن می‌کند. افزایش تعداد نقاط گوشه‌ای الکترود منجر به افزایش توان تخلیه شد. آزمایش‌ها نشان داد که یکنواختی میکرو تخلیه اتمسفری سد دی‌الکتریک سطحی به شدت تحت تأثیر ساختار قرار دارد و یکنواخت‌ترین تخلیه زمانی بدست می‌آید که پیکربندی الکترود دایره‌ای باشد. افزون بر این، تجزیه و تحلیل‌ها نشان می‌دهد که پیکربندی‌های مختلف الکترود می‌تواند دمای پلاسما را تغییر دهد، که در نهایت بر کاربرد این نوع از منابع تولیدی پلاسمای سرد اتمسفری تأثیر می‌گذارد. به عنوان اصلی‌ترین نتیجه آزمایشات مشخص شد که دستگاه‌های تخلیه سد دی‌الکتریک سطحی با پیکربندی الکترود دایره‌ای بیشترین توان مصرفی، یکنواخت‌ترین میکروتخلیه و کم‌ترین دمای تولیدی را دارا می‌باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Research Paper: Effect of Electrode Configuration on Electrical and Thermal Characteristics of Cold Atmospheric Pressure Surface Dielectric Barrier Discharge Plasma Devices

نویسندگان [English]

  • Mohammad Mahdi Aghamolaei 1
  • Ali Hasanbeigi 2
  • Fariborz Taghizadeh kenazeh 3
1 Instructor, Institute for Plasma Research and Plasma Medicine, Kharazmi University, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Institute for Plasma Research and Plasma Medicine, Kharazmi University, Tehran, Iran
3 M. Sc. Graduated, Institute for Plasma Research and Plasma Medicine, Kharazmi University, Tehran, Iran
چکیده [English]

The geometrical configuration of the electrode significantly affects the physical and chemical properties of the discharge. This article presents the influence of cold atmospheric pressure Surface Dielectric Barrier Discharge (SDBD) plasma structures with square, hexagonal, and circular configurations, developed at the Plasma Research Institute of Kharazmi University, and their profound effects on the device's power consumption, the uniformity of micro-discharges (MD), and the plasma production temperature. Increasing the number of corner points in the electrode design led to an increase in discharge power. Experiments showed that the uniformity of the Surface Dielectric Barrier Atmospheric Micro-Discharge (SDBAMD) was strongly influenced by the electrode structure, with the most uniform discharge observed when the electrode configuration was circular. Additionally, our analysis demonstrates that different electrode configurations can alter the plasma temperature, ultimately affecting the application of this atmospheric cold plasma generation source. Finally, the results indicate that surface dielectric barrier discharge devices with circular electrode configurations exhibit the highest power consumption, the most uniform micro-discharge, and the lowest production temperature.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Surface Dielectric Barrier Discharge (SDBD)
  • Electrode Geometry Configuration
  • Power Consumption
  • Plasma Uniformity

مراجع

[1] Bartis, E.A., Luan, P., Knoll, A.J., Graves, D.B., Seog, J. and Oehrlein, G.S., "A comparative study of biomolecule and polymer surface modifications by a surface microdischarge", The European Physical Journal D 70, 1-19, 2016. https://doi.org/10.1140/epjd/e2016-70123-5.
[2] Lloyd, G., Friedman, G., Jafri, S., Schultz, G., Fridman, A. and Harding, K., "Gas plasma: medical uses and developments in wound care", Plasma Processes and Polymers 7, 3‐4, 194-211, 2010. https://doi.org/10.1002/ppap.200900087.
[3] Yan, H., Yang, L., Qi, X. and Ren, C., "Improving thrust by pulse-induced breakdown enhancement in AC surface dielectric barrier discharge actuators for airflow control", Journal of Physics D: Applied Physics 49, 29, 295203, 2016. https://doi.org/10.1088/0022-3727/49/29/295203.
[4] Brandenburg, R., Bruggeman, P.J., Starikovskaia, S.M., "Fast pulsed discharges", Plasma Sources Sci Technol. 26(2), 020201, 2017. https://doi.org/10.1088/1361-6595/aa5377.
[5] Jeon, J., Rosentreter, T.M., Li, Y., Isbary, G., Thomas, H.M., Zimmermann, J.L., Shimizu, T., "Bactericidal agents produced by Surface Micro‐Discharge (SMD) plasma by controlling gas compositions", Plasma Process Polym.11(5), 426-436, 2014. https://doi.org/10.1002/ppap.201300123.
[6] Wang, B., Liu, D., Zhang, Z., Li, Q., Wang, X. and Kong, M.G., "A new surface discharge source: plasma characteristics and delivery of reactive species", IEEE Transactions on Plasma Science 44, 12, 3295-3301, 2016. https://doi.org/10.1109/TPS.2016.2613964.
[7] Jeon, J., Klaempfl, T.G., Zimmermann, J.L., Morfill, G.E. and Shimizu, T., "Sporicidal properties from surface micro-discharge plasma under different plasma conditions at different humidities", New Journal of Physics 16(10), 103007, 2014.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/10/103007.
[8] Lieberman, M.A., Lichtenberg, A.J., "Principles of Plasma Discharges and Materials Processing", 2nd Edition, Wiley-Interscience, 2005.
[9] Paschen, F., "Ueber die zum Funkenubergang in Luft, Wasserstoff und Kohlensaure bei 13 verschiedenen Drucken erforderliche Potentialdifferenz", Annalen der Physik., 273(5-14), 69-96, 1889. https://doi.org/10.1002/andp.18892730505.
[10] Langmuir, I., "Oscillations in ionized gases", Proceedings of the National Academy of Sciences 14(8), 627-637, 1928. https://doi.org/10.1073/pnas.14.8.627.
[11] Lei, P., Kun, H., Qiaogen, Z., Chunliang, L., "Study on the characteristics of barrier free surface discharge driven by repetitive nanosecond pulses at atmospheric pressure", PhysPlasmas., 23(5), 2016. https://doi.org/10.1063/1.4953807.
[12] Li, D., Liu, D., He, T., Li, Q., Wang, X., Kong, M.G., "Three distinct modes in a surface micro-discharge in atmospheric pressure He+ N2 mixtures", Phys Plasmas., 22(12), 2015. https://doi.org/10.1063/1.4938209.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 14 شهریور 1403
  • تاریخ بازنگری: 09 مهر 1403
  • تاریخ پذیرش: 03 مهر 1403

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار