Electronic density and temperature measurements using the particle confinement time iniqueness in the NOVA-Tokamak

Orientador: Munemasa MachidaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica, Gleb WataghinResumo: Neste trabalho, foram feitas medidas simultâneas e três linhas e emissão e hidrogênio no tokamak NOVA-UNICAMP. A partir das medidas e brilho as emissões das linhas Ha , H b e Hg e fazendo uso de coeficientes que constam nas tabelas de Johnson e Hinnov, foi possível determinar temperaturas e densidades eletrônicas no plasma ao longo de descargas o tokamak. Para isto, foi utilizada, e aperfeiçoada, uma técnica desenvolvida num trabalho e doutoramento recente do nosso grupo, a qual faz uso do conceito de unicidade do tempo de confinamento de partículas. Os principais aprimoramentos realizados neste diagnóstico foram: utilização de três espectrômetros para medidas simultâneas das emissões e hidrogênio, instalação e fibras ópticas para coletar a luz emitida pelo plasma, adoção de um sistema de colimação para obter um certo grau e definição espacial nas medidas, uso de um maior número e valores e temperaturas na análise dos dados e desenvolvimento de um novo método (algorítimo) para obter os valores de temperaturas e densidades dos elétrons no plasma. As temperaturas e densidades eletrônicas médias obtidas ficaram em torno e 7,5 eV e 7,0 ·10 12cm-3, respectivamente. Estes valores estão entro do espera o para tais parâmetros na borda do tokamak NOVA-UNICAMP. Isto indica que este diagnóstico pode ser usado para monitorar ensidades e temperaturas e elétrons em plasmas gerados por tokamaks. Além isso, foram efetuados alguns experimentos com detectores multicanal e o gás hidrogênio foi trocado pelo hélio, na tentativa de mostrar a versatilidade do diagnóstico propostoAbstract: In this work, we have made simultaneous measurements of three hydrogen emission lines on our tokamak. From the measurements of absolute brightness of the Ha , H b e Hg lines an using data from Johnson an Hinnov table, was possible to determine electronic ensities an temperatures during the tokamak ischarges. For this,we have used, an refined, a technique developed in a recent PhD thesis in our work group. This technique uses the concept of particle confinement time uniqueness. The main upgrades made in this diagnostic were: the use of three spectrometers for simultaneous measurements of the hydrogen emissions, installation of optical fibers to collect the light emitte by the plasma, adoption of a collimation system for having some spatial definition of the measurements, use of a greater range of temperature values uring the data analysis and development of a new method (algorithm) for obtaining the electronic densities and temperatures in the plasma. The average temperature and density obtained was about 7.5 eV and 7.0 ·1012cm-3, respectively. The results obtained are in accordance with the expected values for these parameters at the edge of the NOVA-UNICAMP tokamak plasma. This indicates that this diagnostic can be used to monitor the electronic densities and temperatures in tokamak plasmas. Additionally, we have made experiments with multichannel detectors, and the hydrogen gas was replaced by helium, in an attempt to show the versatility of the proposed diagnosticMestradoFísicaMestre em Físic

Different Radial Modification Profiles Observed on APPJ-Treated Polypropylene Surfaces according to the Distance between Plasma Outlet and Target

The plasma jet transfer technique relies on a conductive wire at floating potential, which, upon entering in contact with a primary discharge, is capable of igniting a small plasma plume at the distal end of a long flexible plastic tube. In this work, two different long tube configurations were employed for the surface modification of polypropylene (PP) samples using argon as the working gas. One of the jet configurations has a thin copper (Cu) wire, which was installed inside the long tube. In the other configuration, the floating electrode is a metallic mesh placed between two plastic tubes in a coaxial arrangement. In the first case, the tip of the Cu wire is in direct contact with the working gas at the plasma outlet, whereas, in the second, the inner plastic tube provides an additional dielectric barrier that prevents the conductor from being in contact with the gas. Water contact angle (WCA) measurements on treated PP samples revealed that different surface modification radial profiles are formed when the distance (d) between the plasma outlet and target is changed. Moreover, it was found that the highest WCA reduction does not always occur at the point where the plasma impinges the surface of the material, especially when the d value is small. Through X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis, it was confirmed that the WCA values are directly linked to the oxygen-functional groups formed on the PP surfaces after the plasma treatment. An analysis of the WCA measurements along the surface, as well as their temporal evolution, together with the XPS data, suggest that, when the treatment is performed at small d values, the plasma jet removes some functional groups at the point where the plasma hits the surface, thus leading to peculiar WCA profiles

Measurements of electron temperatures and densities in TokamaK plasmas using visible spectroscopy of impurity emissions

Orientadores: Munemasa Machida, José Helder Facundo SeveroTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb WataghinResumo: Este trabalho tinha como objetivo desenvolver um diagnostico para medir temperaturas e densidades de elétrons (Te e ne) em plasmas de tokamaks, utilizando espectroscopia no visível de emissões de impurezas presentes no plasma. Foram obtidos resultados para medidas locais de temperaturas e densidades de elétrons no plasma dos tokamaks NOVA-UNICAMP e TCABR, a partir de medidas de emissões espectrais de íons de carbono e oxigênio. Para este propósito foi utilizada a relação entre o fluxo de partículas de impurezas e as emissões espectrais provenientes delas. Esta relação foi combinada com um método interativo para obter valores de Te e ne. Tais resultados foram alcançados baseados na teoria de que o fluxo de partículas de um determinado elemento presente no plasma não depende do comprimento de onda em que seus íons estão emitindo radiação, no regime de equilibrio colisional-radiativo. No tokamak NOVA-UNICAMP foram obtidos resultados utilizando emissões espectrais de carbono e oxigênio, porem apenas em um nível de ionização de tais elementos (C1+ e O1+). Nesta maquina, as medidas de três linhas de emissão provenientes de cada íon foram efetuadas de forma simultânea, ou seja, em um único disparo. Já no tokamak TCABR foram gerados resultados com emissões de três níveis de ionização do carbono (C1+, C2+ e C5+), mas as aquisições de dados nesta maquina foram realizadas em descargas diferentes, tendo sido medido um comprimento de onda emitido por um dado íon em cada disparo. Para todos os íons utilizados, e nas duas maquinas em que foram feitas medidas, os valores obtidos para as temperaturas de elétrons estão de acordo com os esperados para as regiões do plasma onde e maior a probabilidade de que cada íon em questão emita radiação. No caso especifico do TCABR, onde foram feitas medidas de emissões de três níveis de ionização do carbono, isto fica mais evidente, pois valores mais elevados de temperatura foram observados para maiores níveis de ionização. As densidades de elétrons que foram obtidas concordam em ordem de grandeza com os valores esperados, para todos os íons utilizados no trabalho, nos dois tokamaks. Porem os valores medidos estão acima do esperado, exceto para os resultados obtidos no TCABR com emissões de C5+. No tokamak TCABR foi possível comparar os resultados de ne obtidos pelo nosso método com os que são medidos por interferometria de micro-ondas. Na comparação, notou-se que o perfil temporal de ne medido com o nosso método esta em bom acordo com que foi obtido com o interferômetro. De um modo geral, os resultados obtidos foram bons, e podemos considerar que os objetivos deste trabalho de tese foram cumpridosAbstract: In this work we got results for measurements of local electron temperatures and densities (Te and ne) at NOVA-UNICAMP and TCABR tokamak plasmas, by using visible spectroscopy of line emissions from carbon and oxygen ions, which are impurities in the plasma. For this purpose, we used the relationship between the particle flux and the photon flux emitted by an element (or an ion) at a fixed wavelength. That relationship was combined with an interactive method in order to determine Te e ne values. Such results were achieved based on the theory that the particle flux of a given ion specie in the plasma does not depend on the wavelength of the light emitted by the ion. For NOVA-UNICAMP tokamak we got results using spectral emissions of carbon and oxygen for only one ionization stage of these elements (C1+ and O1+). In this machine, we have made simultaneous measurements of each set of three spectral emissions from each ion specie in the same tokamak shot. For TCABR tokamak we got results using spectral emissions from three ionization stages of carbon (C1+, C2+ and C5+). But the data acquisition in this machine were made in different tokamak discharges, where we measured one spectral emission per time for each ion. The electron temperatures obtained with all ion emissions used in this work and in both machines are in good agreement with the expected values at the plasma position where each kind of ion has larger probability of be radiating. This fact become more evident in the TCABR tokamak, where we have emissions measurements of three carbon ionization stages, because higher Te values were measured for ions at higher ionization stages. All results obtained for electron densities agree in magnitude order, for both machines, with the expected values for this parameter. But the measured values are higher than the expected, except for the results obtained using C5+ emissions at TCABR tokamak. In TCABR was possible to compare the ne results obtained in our method with measurements made using a microwave interferometer. In that comparison we noted that the temporal profile of both diagnostics are in good agreement. The general conclusion is that the results obtained with our method were good and we consider that the objectives of this work were fulfilledDoutoradoFísicaDoutor em Ciência

The Use Of Dbd Plasmas For Treatment Of Pdms Surfaces And Adhesion Improvement

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)In this work we used an atmospheric pressure dielectric barrier discharge plasma to perform treatments of poly(dimethylsiloxane) (PDMS) surfaces in order to improve the adhesion between the samples. The results show that different conditions of plasma treatment can lead to a better adhesion between the PDMS surfaces. If the power delivered to the plasma is increased, the adhesion is better, but the best results are obtained if the vibrational temperature of the nitrogen molecules in the plasma is increased.CAPESCNPqCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)31st Symposium on Microelectronics Technology and Devices (SBMicro)AUG 29-SEP 03, 2016Belo Horizonte, BRAZI