Abstract:
วิทยานิพนธ์เล่มนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อการประยุกต์ใช้การนำกระแสอิเล็กตรอนและการคายประจุ ในการพัฒนาและดัดแปลงเครื่องต้นแบบนวัตกรรมเทคโนโลยีพลาสมาเย็นให้เหมาะสมและสามารถตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมการใช้งานจริง ในงานวิจัยนี้แบ่งออกเป็น 2 ส่วนหลัก ๆ ซึ่งในส่วนแรกจะอธิบายผลกระทบของการกลับขั้วไฟฟ้าพัลส์โคโรนาในกระบวนการสร้างพลาสมา โดยเครื่องกำเนิดพลาสมานี้จะแบ่งเป็น 2 วิธี ได้แก่ Direct Coronadischarge Plasma (DCP) และ Hybrid Corona discharge Plasma (HCP) ซึ่งจะนำไปประยุกต์ใช้งานเพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงพื้นผิวของเมล็ดพันธุ์ข้าว ผลการวิจัยพบว่า การคายประจุแบบโคโรนาโดยตรงเชิงลบ และการคายประจุไฟฟ้าแบบไฮบริดทั้งในเชิงบวกและลบ สามารถสร้างพลาสมาเย็นเพื่อนำไประยุกต์ใช้ในด้านของการปรับเปลี่ยนพื้นผิว โดยเฉพาะอย่างยิ่งพื้นผิวของเมล็ดพันธุ์ได้ซึ่งในส่วนถัดไปจะนำเสนอผลกระทบที่เกิดจากการใช้เครื่องกำเนิดพลาสมาเย็นแบบไฮบริดที่บรรยากาศปกติ โดยใช้หลักการผสมผสานระหว่างการคายประจุไฟฟ้าแบบโคโรนา (Corona Discharge) และการคายประจุข้ามฉนวน (Dielectric Barrier Discharge; DBD) ซึ่งจะนำมาประยุกต์ใช้สำหรับการศึกษาการเปลี่ยนแปลงทางพื้นผิวของเมล็ดพันธุ์ ผลการวิจัยพบว่ากระบวนการพลาสมาเย็นแบบไฮบริด สามารถปรับสภาพเปลี่ยนพื้นผิวของเมล็ดพันธุ์โดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหาย ทางความร้อนต่อเมล็ดพันธุ์ทำให้มีศักยภาพในการดูดกลืนน้ำเพิ่มขึ้นส่งผลให้เปอร์เซ็นต์อัตราการงอกและคุณภาพของต้นกล้าสูงขึ้น อีกทั้งเทคโนโลยีพลาสมาเย็นแบบไฮบริดมีศักยภาพในการกำจัดหรือลดปริมาณจุลินทรีย์ เชื้อรา แบคทีเรียที่พื้นผิวและเนื้อเยื่อของเมล็ดพันธุ์กุ่อนนำไปเพาะปลูกได้ ซึ่งการใช้เทคโนโลยีแบบไฮบริดนี้พบว่าการกระจายตัวของพลาสมาสม่ำเสมอและไม่จำกัดการเกิดพลาสมาที่บริเวณอิเล็กโทรดเท่านั้น ทำให้สามารถสร้างให้ใช้งานในพื้นที่ขนาดใหญ่ได้และใช้พลังงานน้อย ซึ่งเทคโนโลย์พลาสมานี้สามารถพัฒนาและนำไปใช้ในทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ได้
This thesis is to elucidate on the electron transport and its application, in particular, for the atmospheric non-thermal plasma technology which is promising for the practical environment and large scale application. This work comprised of two main parts. First, the polarity effect of pulsed corona discharge plasma which is including the designed system of direct corona discharge plasma (DCP) and hybrid corona discharge plasma (HCP). We applied these systems on rice seeds to study the effect of rice seed surface modification. The results show that only negative pulsed corona discharge is feasible for DCP system. On the other hand, both positive and negative pulsed corona discharge can be employed in HCP system. The second part is to study the effect of atmospheric hybrid cold-discharge plasma (HCP) which is the combination of corona-discharge (indirect) plasma and dielectric-barrier (direct) plasma. HCP system was applied to modify the surface and inactivate microorganisms that commonly contaminate the surface of seeds. The results show that the hybrid cold discharge plasma has the potential to modify seed characteristics including surface properties without causing thermal and electrical damage, resulting in accelerated germination, enhanced water imbibition and completely inactivated pathogenic fungi and other microorganisms. The overall research suggests that, due to uniformity with low power operation, HCP technology is suitable for large scale plasma application.