Matcher 임피던스 매칭 및 플라즈마 진단
2021.12.14 16:39
안녕하세요. 플라즈마를 이용한 연료 개질 관련 연구를 시작한 대학원생입니다.
플라즈마를 기반으로한 연구는 처음이라 교과서 위주로 공부를 하고 있습니다만, 실제 연구 과정에서 오는 어려움 때문에 질문드립니다.
(전기 신호와 관련한 공부를 한적이 없기 때문에 연구하는데 큰 어려움이 있는 것으로 판단하고 있습니다.)
먼저, 글라이딩 아크 방전 플라즈마 반응기를 사용하고 있으며, AC power supply로 반응기에 전력을 인가하고 있습니다. (20kHz, 수kV, 수mA 범위)
해당 파워 서플라이를 통해 인가하는 전력을 변화 시켰을 때, 개질되는 양을 측정하려고 합니다.
이에 대하여 전력의 크기가 변해도 아크 방전 플라즈마가 안정적으로 형성되는 것이 우선시 되어야 할텐데, 저전력(약 500~700W) 인가 시에는 플라즈마가 안정적으로 작동하지만 전력을 높이는 경우 (약 1kW) 플라즈마가 잘 형성되지 않습니다.
이는 파워 서플라이와 반응기(챔버+플라즈마) 사이의 임피던스가 맞지 않아 안정적으로 작동이 되지 않는 것으로 판단됩니다.
해당 게시판에 RF 파워 서플라이와 부하 사이의 임피던스 매칭에 대한 내용은 꽤 있는데, 다른 형태의 파워서플라이의 경우에는 임피던스 매칭을 어떻게 해야되는지 감이 전혀 안옵니다.
이러한 문제를 해결할 수 있는 방법이나, 도움되는 자료를 알려주시면 감사하겠습니다.
다음으로, 랭뮤어 프로브를 통해 플라즈마의 밀도 및 전자 온도 등을 측정할 수 있는 것으로 아는데 상용 프로브는 가격이 고가여서 구입에 어려움이 있습니다. PAL 에서는 랭뮤어 프로브를 자체 제작해서 사용하시는지 궁금하고, 자체 제작의 난이도가 궁금합니다.
전기 관련 지식이 너무 부족한 바 질문이 어리석어도 이해 부탁드립니다.
답변 기다리겠습니다.
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글라이딩 아크를 이용한 연료 개질 연구에 관심이 있으시군요. 자료가 제법있지 않나요?
파워 서플라이 문제는 아마도 current limit 이 있지 않나 생각이 됩니다. 전원 교체도 생각해 보시고,
LP로 아크를 따라가면 측정하기는 쉽지 않을 수 있습니다. 전도성 팁을 전원과 저항에 연결하면 되니 크게 어렵지는 않지만 운영이 쉽지 않을 수 있고 안전에 문제가 있을 수 있으니 유의하면 좋겠습니다. 일단 전도재를 넣고 스쳐 지나는 시간 값을 측정할 수는 있고, 다른 방법으로는 핸드폰 카메라로 동영상을 찍어서 라이딩 속도를 측정하는 방법도 있을 수 있습니다.
글라이딩 아크가 만드는 플라즈마는 글라이딩 전극에 흐르는 전류 값으로 읽을 수 있으니 전원에 흐르는 전류값을 적분하면 총 플라즈마 전류량을 알 수 있겠고, 이를 함수로 개질 자료를 정리하면 관계식을 찾지 않을까 합니다.
실험 주의: 본 실험은 혼자서 진행하는 일은 삼가하였으면 합니다. 동료와 같이 실험하는 방법을 권장합니다.