Soğuk Plazmalar Ile Terahertz (Thz) Dalgaların Etkileşimlerinin İncelenmesi: Parıltılı Deşarj Detektör Uygulamaları

Date

2020-1-15

Author

Altan, Hakan

Metadata

Show full item record

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Item Usage Stats

15
views

32
downloads

Cite This

Maddenin dört halinden biri olan ve evrende var olan maddenin %99?unu oluşturduğu bilinen plazma, günümüz bilim alanlarında yoğun ilgiyle araştırılmaktadır. Ülkemizde sanayi ve enerji ile ilgili alanlarda özellikle gaz deşarj plazmaların uygulamaları üzerine çalışmalar sürdürülmektedir. Plazma ortamında bulunan elektron ve iyon parçacıkların yoğunlukları, dağılımları ve hareketlilikleri optiksel özellikleri etkileyebilmektedir. Aynı zamanda kullanılan gazların nitelikleri, miktarları ve deşarj yapılan kavitedeki ortam basıncı ile anot-katot arası uygulanan gerilime bağlı olarak oluşan plazma akımı gibi elektriksel özellikler de dielektrik yapının belirleyici unsurları arasındadır. Piyasada satılan indikatör lambalarında görüldüğü gibi DC deşarj plazmaların oluşturulduğu ortamlarda plazma içinden geçen elektromanyetik dalgaların plazma ile etkileşebildiği gözlemlenmiştir. Bu etkileşimden elde edilen en önemli uygulamalardan biri THz dalgaların tespiti olmuştur. THz dalga boylarına dayanan teknolojiler ve uygulamalar günümüzde yoğun ilgi ile izlenmektedir. Tarihsel olarak kaynakların ve detektörlerin geliştirilmesi zor diye adlandırılan elektromanyetik spektrumun bu bölgesinde özellikle sivil ve askeri savunma uygulamalarında kullanıcılara getirdikleri avantajlar sayesinde laboratuvarlarda geliştirilen teknolojiler hızla ilerlemektedir. Bu sistemlerin kullanımlarının önemini en iyi gösteren ticari örneklerden biri THz görüntüleme sistemleri ve bunların havaalanı güvenlik kontrol noktalarında uygulamalarıdır. Özellikle ABD?de yaygın bir şekilde kullanılan bu sistemler sayesinde hava yolculuğu daha güvenilir olmuştur. Bu sistemlerin dezavantajları sayılabilecek unsurlar arasında belki en önemlisi kaynak ve detektörlerin halen çok yüksek maliyetler ile üretilmeleridir. Oda sıcaklığındaki arka plan gürültü oranının (siyah cisim tayfı) yüksek olması ve THz foton enerjilerinin meV mertebesinde olması nedeniyle üretici ve algılamada kullanılan yapılar için nano/mikro ölçekli yarı-iletken aygıt teknolojisine dayalı pahalı üretim teknikleri gerekmektedir. Dahası çoğunlukla kriyojenik (en fazla sıvı nitrojen ısılarına kadar) ortamlarda çalıştırılmaları gerektiğinden sistem maliyetleri daha da artmıştır ve bu teknolojiler henüz günlük hayatımıza girememiştir. İlk olarak 1970?lerde araştırılmaya başlayan bir konu olan deşarj lambaları kullanarak THz/milimetre dalga boyu algılama yöntemi günümüzde THz tekniklerine olan ilgi ile tekrar gündeme gelmiştir ve yakın zamanda kendi yaptığımız çalışmalar ile uluslararası alanda yoğun ilgi görmektedir. Yüksek basınçta bir gaz içinde oluşan deşarj sonucu ışıma yapan bu düşük maliyetteki lambalar (~1TL/adet), oluşan plazma sayesinde ışıma yaparken THz dalga boylarına hassasiyet göstermektedir. Bu proje çalışmasında, ODTU fizik bölümünde geliştireceğimiz özgün ve geometrisi ayarlanabilir yapıdaki DC deşarj plazma odacığı ve bu yapının elektromanyetik dalgalar ile etkileşimini inceleyen THz sistemi ile IT(Instituto de Telecomunicações)/ISCTE-Lizbon?da Dr. Marco Ribeiro ve ekibinin özellikle THz dalgaları ile etkileşen ortamlar için geliştirdikleri numerik simülasyon alt-yapılarını kullanarak plazma-THz dalgası etkileşimin nasıl geliştiği ve hangi etkenler sonucu maksimize edilebileceği araştırılacaktır. Dünyada son zamanlarda yoğun ilgi ile araştırılan bariyer arkası görüntüleme sektörü için ucuz, oda sıcaklığında yüksek hassasiyetle çalışan THz detektör teknolojilerinin geliştirilmesinin eşi benzeri olmayan bir katkı sağlayacağına inanmaktayız. Planlanan çalışmada kazanılacak bilgi ve deneyim, öncelikle DC deşarj sonucu oluşan plazma ile THz dalga boylarının nasıl etkileştiği bilgilerinin kazanılması olmak üzere, indikatör lambaları gibi plazma çalışma prensibine dayalı cihaz üretim tekniklerinin gelişmesine de öncü olacaktır.

Subject Keywords

Deşarj lambaları, plazma, terahertz dalga boyları, Milimetre dalga boyları, Foton-plazma etkileşmeleri, Monte Carlo benzetim modelleri, Glow discharge lamps, Plasma, Terahertz waves, Millimeter waves, Photon-plasma interactions, Monte Carlo simulations

URI

https://search.trdizin.gov.tr/tr/yayin/detay/1226629/soguk-plazmalar-ile-terahertz-thz-dalgalarin-etkilesimlerinin-incelenmesi-pariltili-desarj-detektor-uygulamalari
https://hdl.handle.net/11511/113829

Collections

Department of Physics, Project and Design