Plasma-Jet bei Atmosphärendruck (APPJ) bei kleinen Elektrodenabständen

Abstract

Dielektrisch behinderte Entladungen sind heutzutage für die Erzeugung von Nichtgleichgewichtsplasmen bei Atmosphärendruck weit verbreitet. Erst seit kurzem zieht der sogenannte Plasma Jet bei Atmosphärendruck (APPJ) zunehmend Aufmerksamkeit auf sich, welcher Hochfrequenz-Glimmentladungen bei Atmosphärendruck ohne dielektrisch behinderte Elektroden zulässt. Zusätzlich dazu hat er den Vorteil, keine aufwendige und teure Vakuumanlage zu benötigen. Ziel dieser Arbeit war es, eine neue Konstruktion des APPJ anzufertigen und dessen elektrische Eigenschaften zu untersuchen sowie die Struktur der Alpha-Entladung bei kleinen Elektrodenabständen zu beleuchten. Zu diesem Zweck ist dieser mit reinem Helium betrieben und der Elektrodenabstand zwischen 0,5mm und 0,1mm varriert worden. Darüber hinaus wurde der Effekt von Plasma auf eine Folie aus Polyethylen untersucht. Hauptaugenmerk lag hier bei der Benetzbarkeit, die sich bei unterschiedlichen Bedingungen änderte. Für diese Versuche ist eine zusätzliche motorgetriebene Folienführung konstruiert und am ursprünglichen Aufbau hinzugefügt worden.<br />Bei den Versuchen kam man zum Ergebnis, dass in Helium homogene Entladungen (Alpha-Mode) bei Elektrodenabständen von 0,5 mm bis 0,1 mm aufrechterhalten werden konnten. Die U-I-Charaktierisierung zeigt deutlich, dass mit kleiner werdendem Elektrodenabstand auch die Zündspannung abnimmt. Zwischen 0,5 mm und 0,2 mm wurde bei Leistungserhöhung ein Übergang zu einer inhomogenen Entladungsform (Kombination von Alpha- und Gamma-Mode) beobachtet. Bei der Behandlung der PE-Folie konnte die Benetzbarkeit deutlich verändert werden. So konnte der Kontaktwinkel mit steigender Exposition stetig verringert werden. Unterschiedliche Wirkungsgrade konnten auf Grund verschiedener Gasgemische ausgemacht werden. Den größten Effekt gab es mit Plasma, das mit He-N2-Gasgemisch betrieben wurde.