Investigações elétricas e por espectroscopia de emissão óptica de micro plasma do tipo micro catodo oco aberto

• Autor(a) principal: Rogerio Fernandes Caetano
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do ITA
• Texto Completo: http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=3142
• topic: Microplasmas; Espectroscopia; Catodos ocos; Espectros de emissão; Plasmas (Física); Física

Esta tese de doutorado tem como objetivo apresentar um estudo dos micro plasmas brilhantes ou luminescentes produzidos em laboratório através de descargas elétricas, na modalidade de micro catodos oco aberto (MCOA), usando-se fontes de corrente contínua (CC) para ionizar o gás. Os parâmetros elétricos e ópticos das descargas elétricas são levantados para duas modalidades de MCOA: 1) o MCOA no modo estático (sem a presença do fluxo de gás); 2) o MCOA no modo dinâmico (com fluxo massivo de gás), produzindo o micro jato de plasma (MP-MCOA). O micro plasma é gerado no interior de uma micro abertura catódica, da ordem de centenas de micrometros. Para a modalidade de MP-MCOA, o plasma gerado na micro cavidade expande-se como micro jato de plasma para fora da abertura, em ambiente atmosférico. O MCOA foi investigado nas operações onde a pressão variará de moderada à atmosférica, a fim de se levantar a curva característica de tensão-corrente e a curva de Paschen, sendo esta específica para a tensão de ruptura da descarga. Através da espectroscopia de emissão óptica, os parâmetros ópticos básicos da descarga de MCOA do MP-MCOA foram levantados, como a temperatura do gás (Tg), a temperatura de excitação (Texc) e a densidade de elétrons (ne), em função da pressão de operação e da intensidade de corrente. O micro plasma de MCOA (e de MP-MCOA) é gerado através de uma descarga em CC num orifício que atravessa duas camadas de metal polarizadas eletricamente com sinais opostos, separadas por uma folha de dielétrico. Um fluxo de gás argônio atravessa o MP-MCOA e propicia a geração do microjato de poucos milímetros de comprimento. Neste trabalho, a Texc foi obtida através do método gráfico de Boltzmann usando as linhas de ArI excitadas; a temperatura das partículas pesadas do gás será estimada com o uso das linhas rovibracionais do radical OH, considerando-se uma termalização dos modos de energia das espécies pesadas. Os alargamentos das linhas de emissão do átomo de hidrogênio, especificamente a linha de Balmer Hß, foram utilizados para a obtenção da densidade de elétrons ne. Dependendo da corrente elétrica de operação, ne variou de 1013 a 1014 cm-3, Tg oscilou de 400 a 900 K e Texc foi de aproximadamente 8000 K, nas descargas de MCOA. Para as descargas de MP-MCOA, devido ao fluxo de gás que refrigera a descarga e os eletrodos, os resultados destes parâmetros foram relativamente menores. O MP-MCOA foi aceso para um conjunto de gases (ar atmosférico, O2, N2, He), misturados separadamente com o gás Ar. Como aplicação, fez-se o tratamento da superfície de uma lâmina de vidro, a fim de melhorar a molhabilidade desta (grau de hidrofilicidade).