모세관을 구동전극으로 사용하는 대기압 마이크로 플라즈마 젯을 설계 제작하였다. 이 마이크로 플라즈마 젯은 의료, 재료공정 등에 널리 활용되는저온 플라즈마를 발생시킨다. 수십 kHz (저주파)의 펄스파와 사인파 전압,13.56 MHz의 RF 전압 등 다양한 전원을 사용하여 여러 방전 조건의 플라즈마를 발생시켰다. 플라즈마 형성기체로는 아르곤 또는 헬륨을 사용하였고,반응기체인 산소를 모세관을 통해 첨가하였다.전류 프로브와 전압 프로브를 이용하여 여러 방전 조건에서 I-V 특성 곡선을 얻었고 2.4 kV, 50 kHz의 펄스파 인가 시 20 mA의 방전 전류 값을얻었다. 인가전압의 증가는 플라즈마 plume의 길이와 기체온도를 증가시켰다. 기체 유량이 증가할수록 plume의 길이가 길어지면서 기체의 온도는 감소하였다. 전자친화도가 높은 산소 유량의 증가는 플라즈마 plume의 길이를감소하게 하였다. 플라즈마 젯 내부의 입자 종들의 성분을 알아보기 위하여OES (Optical Emission Spectroscopy)를 이용한 광 방출 특성을 조사하였으며 살균 효과, 박테리아 식균작용 유도, 암세포 자연사 유도등의 기능을하는 NO와 OH, O, Hα 등의 종들이 검출되었다. 플라즈마 plume은 ‘donut’모양의 빠른 속도로 움직이는 bullet임을 ICCD (Intensified Charge Coupled Device) 카메라를 사용하여 관찰하였다. 이 때 bullet은 인가전압이 높을수록, Duty cycle이 작을수록 빠른 속도로 움직였다. 광섬유 온도계를 이용한측정 및 OH 방출 스펙트럼 분석, 스펙트럼 선폭 퍼짐 분석을 통해 플라즈마 기체 온도를 측정하였으며 300 K의 실온과 가까운 온도임을 확인하였다.따라서 이 대기압 플라즈마 젯은 바이오 의료 응용 분야에 적용이 가능할것이라 보인다.
A microplasma jet with a capillary electrode working at atmosphericpressure is developed to create non-thermal plasma. The working gas,helium or argon, and the additive gas, oxygen, are fed into the plasma jet.The discharge has been characterized by optical emission spectroscopy. Theelectrical property of the discharge has been studied by means of voltageand current probes. For the applied voltage amplitude 2.4 kV, the dischargecurrent is around 20 mA. An increase in the applied voltage leads to theincrease of the plume length and gas temperature. The gas temperaturedecreases as the gas flow rate increases. The plume length decreases as theO2 flow rate increases. The dynamic nature of the plume is investigatedby using intensified charged coupled device camera. The plasma plume isnot a continuous volume of plasma but rather a moving plasma bullet andin front view the bullet is hollow and has a 'donut' structure. The plasmabullet velocity is found to increase with the applied voltage but to decreasewith the duty cycle. The gas temperature is determined using the fitting thefine structure of the emission bands of OH molecules and compared with the results obtained by optical fiber thermometer, the spectral linebroadening. The gas temperature is practically room temperature. Thisplasma jet can be adopted for biomedical applications.The characteristics of plasma jet are studied by adjusting the gas flowrates, the applied voltage, and the amount of additive O2 flow. Thecharacteristic differences between the Ar plasma jet and the He plasma jetare compared. The effects of the additive O2 gas are investigated.