Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การออกแบบและสร้างเครื่องกำเนิดพลาสมาชนิดโพรงเรโซแนนซ์ด้วยคลื่นไมโครเวฟ

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Design nad construction of microwave resonance cavity plasma generator

Year (A.D.)

2004

Document Type

Thesis

First Advisor

บุญโชติ เผ่าสวัสดิ์ยรรยง

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

ฟิสิกส์

DOI

10.58837/CHULA.THE.2004.945

Abstract

เครื่องกำเนิดพลาสมาชนิดโพรงเรโซแนนซ์ด้วยคลื่นไมโครเวฟที่สร้างขึ้น จะมีหลอด แม็กนีตรอนเป็นแหล่งกำเนิดคลื่นไมโครเวฟที่ความถี่ 2.45 จิกะเฮิรตซ์ กำลังคลื่นไมโครเวฟที่ผลิตได้ จากหลอดแม็กนีตรอนมีค่าตังแต่ 10 ถึง 730 วัตต์ การควบคุมกำลังคลื่นที่ผลิตได้จะใช้ตัวปรับ แรงดันควบคุมแรงดันที่จ่ายให้แก่หลอดแม็กนีตรอน จากการทดลองพบว่า หลอดแม็กนีตรอนจะเริ่ม ทำงาน เมื่อแรงดันที่จ่ายแก่หม้อแปลงด้านปฐมภูมิมีค่ามากกว่า 150 โวลต์ และกำลังคลื่นที่ผลิตได้ จากหลอดแม็กนีตรอนจะถ่ายโอนพลังงานให้แก่ก๊าซที่อยู่ในภาชนะสุญญากาศได้ โดยผ่านทางโพรงเรโซแนนซ์ โพรงเรโซแนนซ์ที่ใช้ในงานวิจัยนี้จะมีรูปทรงเป็นกระบอก ทำจากท่อสแตนเลส มีขนาดรัศมี 10.5 เซนติเมตร ความยาวของโพรงมีขนาด 45 เซนติเมตร ภายในโพรงจะมีแผ่นโลหะที่ สามารถปรับขึ้น-ลงได้ การปรับแผ่นโลหะภายในโพรง จะทำให้ความยาวของโพรงเปลี่ยนได้ และ หากมีการปรับความยาวโพรงอยู่ในตำแหน่งที่ทำให้เกิดการเรโซแนนซ์ของคลื่น ก็จะสามารถทำให้ เกิดการส่งผ่านพลังงานได้สูงสุด ในงานวิจัยครั้งนี้โพรงเรโซแนนซ์ได้ออกแบบมารองรับการเกิด เรโซแนนซ์ของคลื่นในโหมด TM การหาค่าอุณหภูมิของอิเล็กตรอน และความหนาแน่นของพลาสมาด้วยเทคนิคหัววัดลางมัวร์ จากเครื่องที่สร้างขึ้น โดยใช้ก๊าซอาร์กอน ไฮโดรเจน และไฮโดรเจนผสมกับมีเทน ที่ความตันก๊าช 0.3 ถึง 0.9 ทอร์ กำลังคลื่นไมโครเวฟ 730 วัตต์ พบว่าอุณหภูมิของอิเล็กตรอนมีค่าระหว่าง 4.00 ถึง 5.50 อิเล็กตรอนโวลต์ และความหนาแน่นของพลาสมามีค่าระหว่าง 8x10¹° ถึง 1.8X10¹¹ ต่อ ลูกบาศก์เซนติเมตร

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

A microwave resonance cavity plasma generator is designed and constructed based on a utilization of a 2.45 GHz magnetron tube. The obtained microwave power is varied between 10 to 730 Watts controlled by adjusting the potential applied to the magnetron tube. The experiments show that the magnetron tube is ignited when the potential applied to the primary side of the transformer is about 150 Volts. The microwave power is then coupled to the gases inside the vacuum chamber under different resonance modes. The resonance cavity in this work is made of stainless steel in a cylindrical shape 10.5 cm in radius and 45 cm in length. A moveable end-plate is ensembled inside the cylinder cavity as the cavity length variator. The length of the cavity is then adjusted to accommodate different resonance modes to maximize the power coupling to the gases. In this work, the resonance cavity is designed to operate under TM modes. The Langmuir probe technique is used to obtain the electron temperature (Tₑ) and plasma density (nₑ) of Ar, H₂ and H₂-CH₄ admixture plasmas. It is found that, at pressure between 0.3-0.9 Torr and the microwave power of 730 Watts, the value of Tₑ and nₑ are 4.00 - 5.50 eV and 8x 10¹° -1.8x 10¹¹ cm⁻³, respectively.

Link to Full Text

Share

COinS