Orientador: Munemasa Machida / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-24T01:40:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aguera_JoaoJulioMendes_M.pdf: 1866218 bytes, checksum: 21fe14d8d370e0121be6f854084afb06 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Os plasmas DBD, Descargas com Barreira de Dielétrico, em pressões atmosféricas têm despertado grande interesse nas pesquisas nos últimos anos, principalmente pelas suas aplicações práticas: deposição de materiais, tratamento de superfícies, tratamento de cáries, esterilização de bactérias e destruição de células cancerígenas. Estes plasmas são chamados de plasmas não-térmicos e diferem dos plasmas de alta temperatura (estelares e de reatores de fusão nuclear) e dos plasmas térmicos (tochas de plasmas e plasmas industriais), por possuírem temperaturas translacional, eletrônica, vibracional e rotacional distintas. Para determinar a temperatura de plasmas DBD em descargas elétricas nos gases Ar e He, utilizamos um método indireto que avalia a temperatura por meio de um plasma de Nitrogênio molecular formado pela colisão dos plasmas de Ar e He com o Nitrogênio presente no ar. O espectro luminoso deste plasma é medido, as principais linhas de emissão catalogadas e depois analisado com um software específico para determinação de temperaturas de gases moleculares. Também são mostradas aqui algumas das principais técnicas de espectroscopia usadas na captação de espectros luminosos de plasmas laboratoriais, realizadas em dois dispositivos, plasma DBD produzido com jato de seringa, e plasma fracamente ionizado produzido com uma descarga DC entre dois eletrodos / Abstract: Research on DBD (Dieletrical Barrier Discharges) plasmas at atmospheric pressure have attracted attention and great interest on its research upon the last few years, mostly because of its practical applications: material deposition, surface treatment, cavity treatment, bacterial sterilization and cancer cell destruction. These plasmas are called nonthermal plasmas and differ from the high temperature plasmas (stellar and fusion reactors) and thermal plasmas (plasma torches and industrial plasmas) because of its distinct translational, electronic, vibrational and rotational temperatures. For temperature determination in DBD plasmas formed by electrical discharges on Ar and He gases, an indirect method is used evaluating the temperature of molecular nitrogen plasma formed by collision between the Ar and He plasmas with the nitrogen present in air. The luminous specter of this plasma is measured, the principal emission lines cataloged and then analyzed with specific software for molecular gases temperature determination. The main spectroscopic techniques used for analysis of the luminous spectra obtained from two devices: DBD plasma generated by a syringe jet and weakly ionized plasma produced by a DC discharge between two electrodes, are show on this thesis / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientadores: Jayr de Amorim Filho, Marco Aurélio Pinheiro de Lima / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-24T21:57:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ridenti_MarcoAntonio_D.pdf: 6265448 bytes, checksum: 384897ffe1b8b10a23a0ab7c3b206b76 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Neste trabalho plasmas não térmicos gerados em pressão atmosférica e sustentados por ondas de superfície em micro-ondas, tendo o argônio como gás de alimentação, foram estudados experimentalmente e teoricamente tendo em vista aspectos pouco compreendidos de suas propriedades físicas e aplicações voltadas ao tratamento de biomassa. Medições da composição elementar e dos parâmetros físicos foram realizados por meio de técnicas de diagnóstico baseadas em espectrometria de massa e espectroscopia óptica de emissão. O sistema físico foi modelado por meio das equações de continuidade das espécies neutras e carregadas, da equação do calor e da equação de Boltzmann dos elétrons, que foram acopladas utilizando um procedimento auto-consistente. Uma vez obtido o quadro geral das propriedades do plasma, foi estabelecida a condição de operação adequada ao tratamento das amostras derivadas de biomassa. O tratamento foi realizado sobre quatro tipo de amostras: lignina, xilana, celulose e bagaço de cana-de-açúcar. Dentre as contribuições importantes deste trabalho podem ser destacadas: (i) a verificação experimental do papel dos íons moleculares do argônio no processo de contração da descarga; (ii) a determinação do perfil axial no plasma dos principais íon positivos e negativos, da densidade e temperatura eletrônicas, da temperatura do gás e da densidade do estado metaestável Ar(1s5); (iii) verificação da seletividade do tratamento a plasma, tendo sido observada uma alteração significativa dos espectros de absorção no infravermelho nos casos da lignina e da xilana, mas não no caso da celulose. Esse último resultado sugere uma rota inusitada para novas tecnologias de deslignificação e síntese de novos materiais a partir de biomassa / Abstract: In this work non-thermal argon plasmas produced at atmospheric pressure and sustained by microwave surface waves were theoretically and experimentally studied in view of their non understood aspects and also the applications aimed at biomass treatment. Measurements of elemental composition and physical parameters were carried by means of plasma diagnostic techniques such as mass spectrometry and optical emission spectroscopy. Plasma modelling based on the self-consistent solution of the continuity equations of the neutral and charged species, the heat equation and the electron Boltzmann equation was developed to describe the plasma properties. Once a complete picture of the plasma behaviour was obtained, a promising condition for plasma treatment was established. Four types of biomass derived material were plasma treated: lignin, cellulose, xylan and sugarcane bagasse. Among the important contributions of this work one may highlight the following: (i) the experimental verification of the crucial role of argon molecular ions in the discharge contraction; (ii) axial profile determination of the main positive and negative ions, the electronic temperature and density, the gas temperature and the metastable state Ar(1s5) density; (iii) important modification of the infrared absorption spectra after plasma treatment in the cases of lignin and xylan, but not in the case of cellulose, suggesting a unexpected route for delignification and new materials synthesis from biomass / Doutorado / Física / Doutor em Ciências