Plasmaa tuottavan järjestelmän sähköisen toiminnan optimointi

Abstract

Tässä opinnäytetyössä tutustuttiin dielectric-barrier discharge (DBD) –tyyppisen plasmajärjestelmän sähköiseen toimintaan. Työn suorituspaikka oli Dublin Institute of Technology (DIT, Irlanti), jossa DBD-plasmajärjestelmällä tehdään tutkimusta mm. erilaisten marjojen ja muiden tuoretuotteiden säilyvyyden parantamiseksi. Tavoitteena oli tuottaa aineisto plasmajärjestelmän sähköistä toimintaa kuvaavista parametreista erilaisten fyysisten suureiden suhteen. Lisäksi aineisto haluttiin tuottaa kahdella, sähköiseltä kytkennältään toisistaan eroavalla plasmajärjestelmällä.

Aineisto hankittiin sarjaankytkemällä kondensaattori plasmajärjestelmän elektrodien kanssa ja mittaamalla jännit- teet sekä kondensaattorin, että elektrodien yli. Mittauksista muodostettiin Lissajous:n kuviot, josta kerättyjen varaus- ja jännite –arvoparien sekä Manleyn yhtälöiden avulla laskettiin halutut suureet. Tuloksena saatiin kattava aineisto plasmajärjestelmän sähköisestä toiminnasta DIT:n tutkijoiden käyttöön. Lasketut arvot kuten teho, varauksen muutos ja purkausaika ovat suuruusluokaltaan vastaavia muiden samankaltaisten DBD-plasmajärjestelmien kanssa. Lisäksi aineiston pohjalta havaittiin pieni tehon muutos eri järjestelmien välillä.

The aim of this thesis was to characterise the electrical parameters of a high voltage dielectric-barrier discharge (DBD) plasma system, developed at Dublin Institute of Technology (DIT, Ireland) for decontamination of fresh-cutted products. The electrical characterisation specifically involved the study of discharge parameters as a function of different physical parameters and two different electrical configurations of the DBD plasma system.

The data was acquired by connecting a capacitor in series with the DBD plasma source and measuring voltage across the electrodes and the capacitor. The electrical parameters of the discharge were derived from the charge and voltage data collected from Lissajous figures using Manley’s equation.

The values of the power, transported charge and duration time of discharges reported in this thesis agree well with those reported in literature using similar DBD plasma systems. In addition, a small power change between different systems was observed. Comprehensive characterisation of the electrical parameters of discharge allowed researchers at DIT to optimise the process conditions of their applications.