Development and characterization of extended and flexible plasma jets

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Nishime, Thalita Mayumi Castaldelli [UNESP]
• Orientador(a): Kostov, Konstantin Georgiev [UNESP], Koga-Ito, Cristiane Yumi, Winter, Joern
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Jato de plasma; Espectroscopia de plasma; Pressão atmosférica; Endoscopia
• Palavras-chave em Inglês: Atmospheric pressure plasma; Plasma jet; Endoscopy; Transporting plasma jet; Decontamination; Surface treatment
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/190654

Nos últimos anos, tem intensificado o emprego de plasmas em pressão atmosférica para diferentes aplicações. Com o desenvolvimento dos jatos de plasma em pressão atmosférica, alguns tratamentos precisos, como no campo biomédico ou em específicos processamentos de superfícies, tornaram-se mais frequentes. No entanto, a aplicação de plasma à objetos irregulares, dentro de tubos ou mesmo dentro de órgãos ocos é limitada quando se utilizam configurações convencionais de jatos de plasma. Portanto, essas limitações podem ser superadas com o desenvolvimento de jatos de plasma alongados ou gerados remotamente. Neste trabalho, duas configurações de jato de plasma longo visando diferentes campos de aplicação foram aperfeiçoadas e caracterizadas. Inicialmente foi desenvolvido um jato de plasma endoscópico (plasma endoscope) operando em configuração de descarga por barreira dielétrica (DBD) com dimensões milimétricas, versátil ao acoplamento em endoscópios típicos. Este jato de plasma pode operar com hélio ou neônio e conta com um canal externo e concêntrico de gás que permite a introdução de uma cortina de gás eletronegativo ao redor da pluma de plasma. A cortina de proteção a gás preserva a forma do jato de plasma quando operado dentro de cavidades fechadas. As dificuldades advindas do desenvolvimento deste foram investigadas quando diferentes gases foram testados como cortina de proteção dele, dentre estes, o dióxido de carbono se mostrou uma boa opção evitando a formação de descargas parasitas dentro do tubo de gás de proteção e da estrutura do endoscópio. Quando operado com neônio, o jato de plasma pôde ser iniciado com tensões mais baixas e atinge faixas mais amplas de potência transferida. Outra configuração desenvolvida foi a de jato de plasma de tubo longo gerado remotamente que consiste em uma descarga primária DBD conectada a um tubo plástico flexível de 1 m de comprimento com um fio metálico flutuante em seu interior. O eletrodo metálico penetra alguns milímetros na descarga e permite a geração de uma pluma de plasma na extremidade final do tubo. Esta configuração possibilita uma manipulação mais segura e precisa do jato de plasma. O dispositivo foi caracterizado quando utilizadas duas fontes de excitação diferentes, uma com tensão AC aplicada continuamente e outra operando em modo “burst”. O uso de sinal de tensão em modo “pulsado” (burst) permite um ajuste mais preciso dos parâmetros da descarga atingindo um intervalo mais amplo de potência transferida. No caso do emprego da fonte de tensão AC “contínua”, a faixa de potência atingida se restringe a apenas 1,2 W. A variação da geometria da descarga primária, quando um reator de placas paralelas foi utilizado, influenciou minimamente a potência média do jato de plasma. Para aplicações, um eletrodo de alta tensão em forma de haste foi utilizado na descarga primária. Com este reator, a inibição do fungo C. albicans inoculado em placas de Petri se fez possível, onde a formação de halos de inibição foi observada após o tratamento com plasma. Este jato também foi utilizado para a modificação de superfície de amostras de politereftalato de etileno (PET) com diferentes ângulos de aplicação. Neste caso, reduções de aproximadamente 60º de ângulo de contato com água foram obtidos após tratamentos por 60s e a inclinação do jato de plasma permitiu um aumento na área tratada.