Study of dielectric barrier discharges, their applications and fundamental properties

Mgr. Jakub Kelar, Ph.D.

Doctoral thesis

Abstract:

Dielektrické bariérové výboje (DBV) jsou dobře známým řešením pro zlepšení povrchových vlastností různých materiálů. Během naší práce jsme byli schopni studovat několik materiálů ošetřených plazmatem dielektrických bariérových výbojů různých designů - nej-častěji pomocí difuzního koplanárního povrchového bariérového výboje ( z anglického Diffuse coplanar surface barrier discharge - DCSBD) a Multidutinového povrchového dielektrického bariérového výboje (z anglického Multi-hollow surface dielectric barrier discharge - MSDBD). Obě zařízení byla potvrzena jako vynikající metoda pro plazmové modifikace tepelně citlivých materiálů ve srovnání s jinými řešeními plazmové modifikace. Vlastnosti a parametry dielectrických barrierových výbojů hrají důležitou roli při konečné povrchové úpravě. Jednou z nejdůležitějších částí DBV je jejich dielektrická bariéra. Obvyklým materiálem pro takovou roli je korundová keramika. Jedním z našich hlavních cílů bylo vylepšit tento materiál nebo jej úplně nahradit vhodnější variantou s mnohem lepšími mechanickými a elektrickýchmi vlastnostmi. Během této práce jsme vymysleli metodu přesné charakterizace takových materiálů a vydali jsme se na cestu vytvoření ještě důležitější a jedinečné měřící techniky.

Abstract:

Dielectric barrier discharges (DBD) are a well-known solution for the enhancement of surface properties of various materials. During our work, we have been able to study several materials, plasma-treated by dielectric barrier discharges of multiple designs. Most noticeable are Diffuse Coplanar Surface Barrier Discharge (DCSBD) and Multi-hollow surface dielectric barrier discharge (MSDBD). Both devices were proven as a superior method of plasma modification of thermally sensitive materials in comparison with other plasma modification solutions. Properties and plasma parameters of dielectric barrier discharges play an important role in final surface modification. One of the most important parts of DBDs is their dielectric barrier. The usual material for such a role is alumina ceramic. One of our main goals was to improve upon this material or replace it with a more suitable option with much better mechanical and electrical properties. During this work, we have devised the method for accurate characterization of such materials, and we have set upon a journey to create even more important and unique measuring techniques.

Keywords

Dielectric barrier discharges, dielectric barrier layer, plasma modification, measurements of plasma parameters

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 7. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 1. 10. 2020
• Supervisor: doc. Mgr. Pavel Slavíček, Ph.D.
• Reader: doc. RNDr. Miroslav Zahoran, CSc., doc. RNDr. Jozef Kúdelčík, PhD.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Physics / Plasma Physics