Research Interests:
O objetivo do presente trabalho foi realizar um estudo experimental e teórico amplo e criterioso de plasmas confinados em um microcatodo oco aberto (MCO aberto), formado por um capacitor de placas plano-paralelas com um dielétrico (mica),... more
O objetivo do presente trabalho foi realizar um estudo experimental e teórico amplo e
criterioso de plasmas confinados em um microcatodo oco aberto (MCO aberto), formado por
um capacitor de placas plano-paralelas com um dielétrico (mica), entre elas e um furo de
diâmetro (diâmetros escolhidos: 250μm, 500μm e 1000μm), vazando o centro das placas
juntamente com o dielétrico. Este dispositivo foi alimentado por uma fonte de alta tensão de
corrente continua (CC). Os eletrodos utilizados na confecção dos MCO’s abertos foram o
cobre, molibdênio e tântalo. Em relação às condições experimentais, os nossos microplasmas
foram gerados em uma mistura de gases, , sob pressões sub-atmosféricas ou
atmosféricas.
Primeiro, fizemos uma investigação sobre os modos de operação apresentados pelos
microplasmas através da curva característica tensão-corrente. Os resultados obtidos para estas
curvas foram divididos em dois grupos. No primeiro grupo 0 – 4 focamos a aplicação
da lei de similaridade de Allis-White com relação ao modo de operação que apresenta uma
resistência negativa (regime de catodo oco ou auto-pulsado). Para a faixa de pressão em que
as microdescargas foram geradas, outros mecanismos (emissão secundaria, efeito Penning
entre outros) são predominantes na produção de elétrons livres em relação ao efeito catodo
oco, verificando que o modo de operação é o auto-pulsado. Em relação ao segundo grupo
(4 – 20), verificamos somente os regimes de operação normal e anormal estão
presentes na descarga.
Segundo, por meio do estudo das linhas de emissão dos espectros dos átomos de
hidrogênio () e argônio (I) e também das moléculas de OH, obtivemos os resultados para
a densidade eletrônica (), temperatura de excitação de elétrons (), função de
distribuição dos estados atômicos (FDEA) do I e a temperatura do gás (g). Os resultados
VIII
obtidos para , e g estão coerentes com os publicados na literatura quando a corrente
da descarga ou a pressão dentro do reator é elevada. Para os perfis apresentados pela FDEA
do I, constatamos que os estados pertencentes ao nível 4 apresentaram o equilíbrio de
Boltzmann parcial local, enquanto que, os níveis pertencentes à cauda da função de
distribuição tenderam ao equilíbrio de Saha parcial local quando a pressão e o furo do
microcatodo oco foram aumentados.
Através dos valores apresentados pelo parâmetro , foi possível avaliar o quanto
cada estado da função de distribuição dos estados atômicos do argônio experimental estava
fora do equilíbrio de Saha . Além disso, por meio deste parâmetro concluímos
que os balanços impróprios que mais contribuíram para tal perda de equilíbrio foram o
balanço corona (BC) e o balanço de saturação por excitação (BSE). Por fim, para validar o
código colisional radiativo de modelagem CRModel [MULLEN-2000], confrontamos os
valores obtidos para e experimentalmente com os teóricos fornecidos pelo código,
onde verificamos que para , os resultados estão em boa concordância dentro das
incertezas, exceto, para alguns valores de pressão e diâmetros de furo dos MCO.
criterioso de plasmas confinados em um microcatodo oco aberto (MCO aberto), formado por
um capacitor de placas plano-paralelas com um dielétrico (mica), entre elas e um furo de
diâmetro (diâmetros escolhidos: 250μm, 500μm e 1000μm), vazando o centro das placas
juntamente com o dielétrico. Este dispositivo foi alimentado por uma fonte de alta tensão de
corrente continua (CC). Os eletrodos utilizados na confecção dos MCO’s abertos foram o
cobre, molibdênio e tântalo. Em relação às condições experimentais, os nossos microplasmas
foram gerados em uma mistura de gases, , sob pressões sub-atmosféricas ou
atmosféricas.
Primeiro, fizemos uma investigação sobre os modos de operação apresentados pelos
microplasmas através da curva característica tensão-corrente. Os resultados obtidos para estas
curvas foram divididos em dois grupos. No primeiro grupo 0 – 4 focamos a aplicação
da lei de similaridade de Allis-White com relação ao modo de operação que apresenta uma
resistência negativa (regime de catodo oco ou auto-pulsado). Para a faixa de pressão em que
as microdescargas foram geradas, outros mecanismos (emissão secundaria, efeito Penning
entre outros) são predominantes na produção de elétrons livres em relação ao efeito catodo
oco, verificando que o modo de operação é o auto-pulsado. Em relação ao segundo grupo
(4 – 20), verificamos somente os regimes de operação normal e anormal estão
presentes na descarga.
Segundo, por meio do estudo das linhas de emissão dos espectros dos átomos de
hidrogênio () e argônio (I) e também das moléculas de OH, obtivemos os resultados para
a densidade eletrônica (), temperatura de excitação de elétrons (), função de
distribuição dos estados atômicos (FDEA) do I e a temperatura do gás (g). Os resultados
VIII
obtidos para , e g estão coerentes com os publicados na literatura quando a corrente
da descarga ou a pressão dentro do reator é elevada. Para os perfis apresentados pela FDEA
do I, constatamos que os estados pertencentes ao nível 4 apresentaram o equilíbrio de
Boltzmann parcial local, enquanto que, os níveis pertencentes à cauda da função de
distribuição tenderam ao equilíbrio de Saha parcial local quando a pressão e o furo do
microcatodo oco foram aumentados.
Através dos valores apresentados pelo parâmetro , foi possível avaliar o quanto
cada estado da função de distribuição dos estados atômicos do argônio experimental estava
fora do equilíbrio de Saha . Além disso, por meio deste parâmetro concluímos
que os balanços impróprios que mais contribuíram para tal perda de equilíbrio foram o
balanço corona (BC) e o balanço de saturação por excitação (BSE). Por fim, para validar o
código colisional radiativo de modelagem CRModel [MULLEN-2000], confrontamos os
valores obtidos para e experimentalmente com os teóricos fornecidos pelo código,
onde verificamos que para , os resultados estão em boa concordância dentro das
incertezas, exceto, para alguns valores de pressão e diâmetros de furo dos MCO.