Search

In this study, firstly, N2 atmospheric pressure plasma jet (APPJ) system was presented. Nitrogen gas discharges are produced as jet using an AC power supply which can be adjusted between 6-18 kV and the frequency value of 13-20 kHz at atmospheric pressure. The change of length of produced atmospheric pressure nitrogen plasma jet, according to gas flow rate has been investigated and the produced jet length was approximately 2 cm for 5 L/min when the applied voltage was 18 kV and the frequency was 15 kHz. Nitrogen plasma jet produced at atmospheric pressure was examined with optical emission spectroscopy (OES) and the correlation between gas flow rate and emission spectra were investigated. Furthermore, electron temperature and electron density of atmospheric pressure nitrogen gas plasma jet were estimated under different flow rates of N2 gas.

Bu çalışmada, hem düşük hem de atmosferik basınçta deşarj ve post-deşarj plazma üretimine imkân sağlayan iki farklı soğuk akan post-deşarj plazma reaktörünün tasarımı ve üretimi Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Soğuk Plazma Laboratuvarı’ nda gerçekleştirilmiştir. Düşük basınçta soğuk akan post-deşarj plazma üretim reaktörü, birbirine bağlı üç ayrı vakum odasından oluşturulmuştur. Reaktörün içerisine gönderilen farklı gaz türleri için alternatif akım güç kaynakları kullanılarak, alüminyum elektrotlar arasında oluşturulan yüksek voltajla vakum odalarında plazma deşarjları oluşturulmuştur. Reaktörün ortasında yer alan etkileşim reaktöründe (post-deşarj odası) elektrik alan içerisinde üretilen deşarj plazmaların post-deşarjlarının etkileşimleri helyum, argon, oksijen ve atmosferik hava kullanılarak dört farklı gaz türü için optik olarak incelenmiştir. Elde edilen emisyon spektrumlarından, düşük basınçta soğuk akan post-deşarj plazmaların optik özellikleri ortaya konmuştur. Atmosferik basınçta soğuk akan post-deşarj (plazma jet) reaktöründe ise elektro-kimyasal sivriltme tekniği ile oluşturulmuş iğne elektrot ve toprak elektrotu arasından plazma deşarjının çıkarılması işlemi gerçekleştirilmiştir. Tasarımı itibariyle maliyeti açısından oldukça ekonomik olan bu reaktörde uygulanan voltaj, frekans ve gaz akış hızı gibi parametreler ile optimum koşullar belirlenerek, insan vücuduna hem elektriksel hem de sıcaklık açısından herhangi bir zararı bulunmayan atmosferik basınç soğuk plazma jet üretimi gerçekleştirilmiştir. Helyum ve argon gazları kullanılarak üretilen soğuk akan atmosferik basınç post-deşarj (plazma jet) üzerinden alınan optik emisyon spektrumları ile post-deşarj plazma içerisinde yer alan nötr atom, uyarılmış atom ve moleküllerin optik özellikleri ortaya konmuştur. Deneysel çalışmalar sırasında, hem düşük hem de atmosferik basınçta üretilen deşarj ve post-deşarj plazmadaki değişimler voltaj, frekans, gaz türü ve gaz akış hızı gibi parametreler değiştirilerek gözlemlenmiştir. Bu gözlemler sonucunda iki farklı reaktördeki değişimler optik açıdan incelenmiştir. In this study, two different cold flowing post-discharge plasma reactors which allow to generate discharge and post-discharge plasma both low and atmospheric pressure were designed and produced in Cold Plasma Laboratory, Eskişehir Osmangazi University. The cold flowing post-discharge plasma production reactor at low pressure was formed by three separate vacuum chambers connected to each other. Plasma discharges were generated in the vacuum chambers with the high voltage generated between the aluminum electrodes using alternating current power supplies for different types of gas sent into the reactor. In the interaction reactor (post-discharge chamber) located in the middle of the reactor, the interactions of the post-discharges of discharge plasmas produced in the electric field were optically examined for four different gas species using helium, argon, oxygen and atmospheric air. The optical properties of cold flowing post-discharge plasmas at low pressure were determined from the obtained emission spectrums. In the cold flowing post-discharge plasma reactor at atmospheric pressure (plasma jet), the plasma discharge was removed between the electro-chemically sharpened needle electrode and the ground electrode. Optimum condition parameters such as applied voltage, frequency and gas flow rate of this reactor which is very economical in terms of cost and design were determined. Then atmospheric pressure cold plasma jet production without any electrical and thermal damage was carried out in the human body. The optical properties of neutrals, excited atoms and molecules in the post-discharge plasma were determined by optical emission spectrums of cold flowing atmospheric pressure post-discharge (plasma jet) produced using helium and argon gases. During the experimental studies, changes in the discharge and post-discharge plasmas produced at both low and atmospheric pressure were observed by changing parameters such as voltage, frequency, gas type and gas flow rate. As a result of these observations, the changes in two different reactors have been examined optically.

Tasarlanan yeni bir düşük basınç plazma üretim reaktörü ile hava ya da herhangi bir gazın soğuk akan plazmasında oluşan deşarj ve post-deşarj plazmasının arasındaki temel farklılıkları belirlemek amaçlanmıştır. Düşük sıcaklık ve basınçta akan postdeşarj plazma reaktörü üzerinde paslanmaz çelikten dizayn edilen üst ve orta flanjlar halka elektrot görevi görmekte, doğru akım (d.c.) güç kaynağı kullanılarak havanın akan deşarj ve post-deşarj plazması oluşturulmuştur. Plazmanın post-deşarjının oluşturulabilmesi ve düşük basıncın sağlanabilmesi için reaktör, deneysel çalışmalar süresince mekanik vakum pompası yardımıyla vakumlanmıştır. Bu işlemler sonucu düşük sıcaklık ve basınçta havanın soğuk akan deşarj ve post-deşarj plazmaları üzerinden farklı mesafelerde optik emisyon spektrumu (OES) ölçümleri alınmıştır. Ölçümler sonucunda havanın deşarj ve post-deşarj plazması arasındaki temel farklılıklar, plazma ortamında gerçekleşen değişimler temel düzeyde belirlenmiştir. Ortaya çıkan veriler ışığında, uzun vadede düşük basınçta üretilen plazmanın post-deşarj plazması içerisinde bakteri sterilizasyonu çalışmalarının yapılması hedeflenmektedir., The main differences between cold flowing discharge and the post-discharge plasmas of any gas are intended with the help of new designed plasma generation reactor which Works at low pressure. The up and the middle flanges which made of stainless steel are served as ring electrodes on the plasma generation reactor at low pressure and low temperature. The discharge and the post-discharge plasmas of air are created by means of a d.c. power supply. The reactor both generating post - discharge plasma and low pressure is pumped continuously by a mechanical vacuum pump during the experimental studies. After all these processes, optical emission spectrums (OES) are taken through the cold flowing discharge and the post-discharge plasmas of air at low pressure and low temperature at different disctances. The basis contrasts between the discharge and the post -discharge plasmas of air and some fundamental variations which take place inside the plasma are determined. As a result of the experimental datas, bacteria sterilization or inactivation studies will be aimed inside of the post - discharge plasma at low pressure over the long run.

Bu çalışmada öncelikle kuantum özdeş parçacık sistemlerinden bozonların genel kuantum mekaniksel özellikleri ele alındı. Özel olarak, bir-boyutlu standart bozon salınıcıları sistemini tanımlayan operatör bağıntıları ve sistemin Hamiltoniyeni incelendi. Daha sonra Bose sistemlerinin istatistiksel dağılım fonksiyonunun nasıl elde edilebileceği araştırıldı.İkinci olarak, ideal Bose gazının genel istatistik mekaniksel özellikleri incelendi. Özellikle ideal Bose gazının hal denklemi, öz ısısı, entropisi gibi fonksiyonlarının düşük ve yüksek sıcaklıklarda değişimlerine yoğunlaşıldı. Buradan standart Bose sistemlerinde, Bose-Einstein yoğunlaşmasının hangi koşullarda gerçekleşebileceği teorik olarak araştırıldı.Üçüncü olarak, bu çalışmanın orijinal kısmını oluşturan ve Bose sistemlerine de bir örnek uygulama olabilecek genelleştirilmiş bir bozon gazı modeli ele alındı. Tamm-Dancoff (TD) bozon gazı modeli olarak adlandırılan bu sistemi tanımlayan bazı kuantum mekaniksel özellikler incelenerek, modelin bazı istatistik mekaniksel yönleri üzerinde çalışıldı. Özel olarak, bu genelleştirilmiş bozon gazı modelinin deformasyon parametresinin sistemin genelleştirilmiş dağılım fonksiyonu, iç enerjisi, entropisi gibi fonksiyonlarına etkileri araştırıldı. Ayrıca bu yolla, sistemin genelleştirilmiş Bose-Einstein fonksiyonları (gn(z,q)) elde edilerek, 0=1 bölgelerinde bu fonksiyonların değişimleri incelendi. Bu bağlamda elde edilen önemli sonuçlardan birisi, düşük sıcaklıklarda sistemin entropisinin deformasyon parametresi q arttıkça azalış göstermesidir. Son olarak, elde edilen diğer sonuçların yanı sıra TD-bozon gazı modeline uygulama alanı teşkil edebilecek fiziksel problemlerden bazıları tartışıldı.Anahtar Kelimeler: Bozon, Bose sistemleri, Bose-Einstein dağılımı, deforme Bose gazı modeli, deforme bozonlar, kuantum simetrileri, kuantum istatistiği, istatistiksel termodinamik. In this study, general quantum mechanical properties of bosons which are one of the quantum identical particle systems are primarily studied. In particular, the operator relations and the Hamiltonian of the one-dimensional standard boson oscillators system are examined. How one can obtain the statistical distribution function of Bose systems is then investigated.Secondly, general statistical mechanical properties of an ideal Bose gas are reviewed. Especially, for low and high temperatures, it is focused on variations of some functions of an ideal Bose gas such as the equation of state, the specific heat and the entropy. Hence, in the standard Bose systems, the conditions under which the Bose-Einstein condensation would occur are theoretically investigated.Thirdly, a generalized Bose gas model called Tamm-Dancoff (TD) boson gas constituting both an original part of this study and an example for applications of Bose systems is considered. Some statistical mechanical aspects of this system are studied by means of some quantum mechanical properties of the model. In particular, effects of the deformation parameter q on some functions of this generalized boson gas model such as the generalized distribution function, the internal energy and the entropy are investigated. In this way, variations of these functions in the intervals 0=1 are also examined. In this regard, one of the important results obtained in this study is that for low temperatures, the entropy of the system decreases when the deformation parameter q is increased. Finally, in addition to other obtained results in this study, some physical problems which may provide application fields for the TD-boson gas model are discussed.Keywords: Boson, Bose systems, Bose-Einstein distribution, deformed Bose gas model, deformed bosons, quantum symmetries, quantum statistics, statistical thermodynamics. 70