PG-EAM - Graduate Program in Aeronautical and Mechanical Engineering
PT EN
PhD Thesis PG-FÍSICA 2025

Estudo experimental de jato DBD de plasma visando aplicações biomédicas

Author

Rafael Brock Domingos

Advisors

Concentration Area

Física de Plasmas

Program

Física

Defense Date

10/10/2025

Thesis Number

81067

Abstract

No campo biomédico, evidências experimentais e clínicas têm demonstrado a eficácia do plasma em processos de cicatrização, tratamentos oncológicos, dermatológicos e odontológicos. Na indústria, os plasmas são empregados em técnicas de modificação superficial, deposição de filmes finos, fabricação de semicondutores e tratamentos de materiais, consolidando-se como uma tecnologia versátil e promissora. Apesar das inúmeras aplicações, ainda são necessários estudos aprofundados sobre o comportamento elétrico, a composição química dos jatos de plasma gerados por fontes DBD e os aspectos térmicos associados ao funcionamento desses dispositivos, especialmente no contexto biomédico, onde a interação entre plasma e sistemas biológicos é crítica. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo caracterizar eletricamente uma fonte de plasma DBD desenvolvida pela empresa Surface Brasil, bem como analisar quimicamente o jato de plasma gerado e realizar uma análise térmica do reator DBD, abrangendo tanto a caneta de plasma quanto seus componentes eletrônicos. A caracterização elétrica foi realizada por meio da análise de sinais medidos por sondas de tensão e de corrente posicionadas em pontos específicos do circuito elétrico e do reator DBD do tipo caneta. Esses sinais foram posteriormente tratados e correlacionados com um modelo teórico, o que permitiu determinar a dinâmica temporal e a eficiência energética do sistema. Paralelamente, a caracterização química foi conduzida por meio das técnicas de Espectroscopia de Emissão Óptica (OES) e Espectrometria de Massas Residual Gas Analyzer (RGA), visando identificar as espécies ativas presentes no jato de plasma. Por fim, a análise térmica, realizada com o auxílio de uma câmera termográfica, permitiu monitorar a evolução da temperatura ao longo do tempo, avaliando o desempenho térmico da fonte e garantindo a segurança operacional do dispositivo em aplicações sensíveis. Os resultados obtidos ao longo deste trabalho revelaram importantes implicações para a otimização e segurança do reator DBD. A caracterização térmica identificou regiões críticas de aquecimento nos componentes eletrônicos, estabelecendo diretrizes para melhorias no projeto térmico. A análise espectroscópica permitiu mapear a composição química do jato de plasma e avaliar a interação com o ambiente, fornecendo parâmetros relevantes para controle das espécies ativas. Além disso, a aplicação do modelo teórico e a análise elétrica possibilitaram a separação entre as potências reativa e efetiva, permitindo a quantificação precisa da energia transferida ao plasma. Em conjunto, essas abordagens integradas consolidam uma base sólida para o aprimoramento do reator e para o desenvolvimento de aplicações biomédicas com maior controle, eficiência e reprodutibilidade.

Keywords

Jatos de plasma Espectroscopia de emissão Tratamento térmico Ciências biomédicas Física de plasmas Física