Numerical and experimental investigation of inductively coupled plasma cathode for electric propulsion applications
Elektrik itki uygulamaları için indüktif etkileşimli plazma katodunun nümerik ve deneysel araştırması
- Tez No: 409306
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. MURAT ÇELİK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Physics and Physics Engineering, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Plazma katotları elektrik itki uygulamalarında elektrik kaynağı olarak daha yaygın olarak kullanılan oyuk katotlara pratik bir alternatif olarak kullanılmak için geliştirilmiş yayıcısız cihazlardır. İndüktif Etkileşimli Plazma (İEP) ya da Radyo Frekans (RF) plazma katot son yıllarda gündeme gelmiştir. Kompak geometrileri, basit ve verimli plazma oluşumu sayesinde RF plazma katotları oyuk katotlar üzerinde belirli avantajlara sahiptirler. Bu tezde, RF plazma katotları ve bu cihazların çalışmasının arkasında yatan fizik, teorik ve deneysel olarak incelenmiştir. Bilindiği gibi plazma katot cihazlarında, özellikle RF plazma katotlarında, elektron çekimi“anot noktası”olarak bilinen ikincil plazmanın oluşumuna kuvvetle bağlıdır. Literatürdeki deneysel çalışmalar anot noktası elektron yoğunluğunun ve sıcaklığının yığın plazmasından (Bunu bir de hocaya sor. Ben 'bulk plasma'yı 'yığın plazma' olarak çevirdim!!!) yüksek olduğunu göstermiştir. Anot noktasının oluşumundan önce cihazdan çekilen elektron akımı çok düşüktür. Anot noktasının oluşumuyla birlikte çekilen akım hızla artmaktadır. Bu tezde, anot noktasının bir dengesiz kararlı rejim plazması ('NESS'i dengesiz kararlı rejim olarak çevirdim. Bir bakarsınız !!!) olduğu gösterilmiştir. Anot noktasının dengesiz doğası, içerisindeki yüksek elektron oluşumu ve yüksek elektron yoğunluğunun nedeni olarak öne sürülmüştür. Çekilen elektron akımındaki ani artışın sebebi anot noktasının içerisindeki yüksek elektron oluşumudur. Söz konusu ani artış bu tezde sunulan deneylerin sonuçlarında da gözlemlenmiştir. RF plazma katodunun iki farklı konsepti tasarlanmış ve üretilmiştir. Ayrıca geometrik ve operasyonel parametrelerin etkilerinin belirlenmesi icin deneysel ölçümler yapılmıştır. Bu tezdeki deneysel çalışmalar RF plazma katot cihazının plazma oluşum ve elektron çekim karakteristiklerinin orifis çapı, oda uzunluğu, oda çapı, anten geometrisi gibi geometrik parametrelere, aynı zamanda RF gücü ve gazın kütlesel akış debisi gibi operasyonel parametlerele kuvvetle bağlı olduğu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Plasma cathodes are insert free devices that are developed to be employed as electron sources in electric propulsion applications as a practical alternative to more commonly used hollow cathodes. Inductively coupled plasma (ICP) cathode, or Radio Frequency (RF) plasma cathode, is introduced in recent years. Because of their compact geometry, and simple and efficient plasma generation, RF plasma cathodes have certain advantages over hollow cathodes. In this thesis, RF plasma cathodes have been investigated theoretically and experimentally. Extraction of electron from plasma cathode devices, and especially RF plasma cathode, strongly depends on the formation of a secondary plasma known as ``anode spot." Previous Experimental studies show that the anode spot electron density and electron temperature is higher than the bulk plasma. Before the formation of the anode spot, the extracted electron current from the device is very low. By the formation of the anode spot, extracted current increases dramatically. In this thesis, it is demonstrated that the anode spot is a non-equilibrium steady state (NESS) plasma. The non-equilibrium nature of the anode spot is put forward as the reason for high electron generation and high electron density inside it. The jump in the extracted electron current is due to high electron generation inside the anode spot. Two different concepts of RF plasma cathode are designed and manufactured. Experimental measurements have been conducted to study the effects of geometric and operational parameters. Experimental studies in this thesis show that operation of the RF plasma cathode device strongly depend on the geometric parameters such as orifice diameter, chamber length, chamber diameter, antenna geometry, as well as the operational parameters such as RF power and gas mass flow rate.
Benzer Tezler
- Diesel motorları yakıt püskürtme sistemlerinin dinamik simülasyonu
Başlık çevirisi yok
İRFAN KARAGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ BORAT
- İki katlı pamuk ipliklerinden dokunan kumaşlarda örgüye bağlı olarak maksimum atkı sıklığının değişimi üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
MELTEM ASLI NARTER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER
- Barajların hacim-verim ilişkisi üzerine bir araştırma
Başlık çevirisi yok
MEHMET KILIÇARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
İnşaat MühendisliğiÇukurova Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TEFARUK HAKTANIR
- A Decision support system for planning standby garbage collection trucks
Yedek çöp toplama kamyonlarının planlanması için bir karar destek sistemi
GÜLSER HACISALİHOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİM DOĞRUSÖZ
- Regresyon analizi ve Türkiye üzerine bir deneme buğday üretiminin tahmini
Başlık çevirisi yok
MACİT MESUT ÖZMEN