حول البلازما

تعريف البلازما

البلازما هو غاز من الجسيمات المشحونة (أيونات والإلكترونات) والمحايدة (الذرات والجزيئات) ولكن أيضا من الفوتونات. أكثر تحديدا يمكن وصفها بأنها الغاز المتأين كليا أو جزئيا التي هي محايدة كهربائيا ككل، أي عدد من الرسوم الإيجابية والسلبية على قدم المساواة. وغالبا ما تعتبر الحالة الرابعة من المادة لأنها تنشأ عند تزويد الطاقة بالغاز، على الرغم من عدم وجود مرحلة انتقالية مفاجئة مثل التحولات من صلب إلى سائل ومن سائل إلى غاز. اسم بديل للبلازما هو التفريغ توهج بسبب توهج مميزة من البلازما بسبب دكساتيتيونس من الجسيمات مع انبعاث المصاحب من الفوتونات. على الأرض لا يحدث البلازما كدولة طبيعية، باستثناء ومضات البرق واللهب، ولكن في البلازما الفضاء الخارجي هو الشكل الأكثر شيوعا من المسألة. إلا أن البلازما الغازية المولدة بشكل اصطناعي لها تطبيقات عديدة في خدمة البشرية. تم العثور على البلازما في تطبيقات مختلفة مثل مصادر الضوء، وأنواع جديدة من شاشات التلفزيون، في المفاعلات للتجارب الانصهار، وما إلى ذلك ربما الأكثر شيوعا، والأكثر أهمية اقتصادية، وتطبيقات البلازما في معالجة المواد من المواد الصلبة، وكذلك من الغازات، هي. على عكس البلازما للانصهار هذه البلازما هي "الباردة"، أي ليس في التوازن الحراري، حيث الغاز في درجة حرارة منخفضة في حين الإلكترونات لديها طاقات (درجات الحرارة) عالية بما فيه الكفاية لتأين، تثير، فصل، وما إلى ذلك جزء من جزيئات الغاز.

جيل من البلازما

يتم توليد البلازما للتطبيقات الصناعية في معالجة المواد من مصادر البلازما المختلفة.

ويمكن توليد البلازما عن طريق تطبيق الجهد بين اثنين من الأقطاب في الغاز وعلى جهد معين اعتمادا على ضغط الغاز والمسافة بين الأقطاب الكهربائية سوف يحدث انهيار في الغاز بحيث يصبح الغاز إجراء بسبب التأين. ويتسبب التأين بسبب الاصطدامات بين الإلكترونات، وتسارع إلى طاقة التأين بواسطة المجال الكهربائي، والجسيمات المحايدة، مثل الذرات. كل تصادم يولد إلكترون واحد مجانا يمكن أن يسبب تأين جديد ولكن الإلكترون الأول هو أيضا لا يزال حرا في الاصطدام مرة أخرى، وبالتالي فإن التأين يبدو بمثابة عملية الانهيار. في نهاية المطاف هذه العملية تصل إلى حالة مستقرة بين جيل وفقدان الجسيمات المشحونة. يمكن أن يحدث فقدان الأيونات والإلكترونات من حجم البلازما عن طريق إعادة التركيب ونشرها إلى حدود البلازما. يتم تمكين بداية التأين من قبل الأيونات الأولية والإلكترونات التي تكون دائما موجودة في أي غاز محايد على سبيل المثال بسبب التأين بواسطة الإشعاع الكوني. الإلكترونات مع ما يكفي من الطاقة لتأين الذرة يمكن أن تغير هيكلها الإلكتروني وتثير ذلك وعندما ذرة ديكسسيتس ​​يمكن أن ينبعث الفوتون. إعادة تجميع الجسيمات المشحونة و ديكسيتاتيونس تسهم في توهج مميزة لأنظمة البلازما.

في أبسط نوع من التفريغ توهج الجهد المطبق هو الجهد دس ويمثل القطبين الكاثود والأنود على التوالي. لا يتم توزيع المجال الكهربائي بالتساوي بين الأقطاب التي تسبب الاختلافات في سطوع الوهج. الجزء الأكثر كثافة من التفريغ هو "توهج السلبية" بالقرب، ولكن منفصلة عن الكاثود. المنطقة بين هذا الوهج والكاثود هو "الكاثود الفضاء الظلام" أو "غمد تهمة الفضاء" حيث تنخفض المحتملة بشكل كبير. بسبب عدم وجود أو عدد قليل جدا من الاصطدامات، وبالتالي لا يوجد فوتون الانبعاثات في هذه المنطقة يبدو الظلام. سيتم تسريع الأيونات الموجبة من خلال الانخفاض المحتمل من خلال غمد وتصطدم مع سطح الكاثود. وهذا يمكن أن يسبب انبعاث الإلكترونات الثانوية التي صدت من الكاثود في توهج السلبي وتعزيز التأين هناك. الأيونات يمكن أيضا ضرب ذرات من مادة الكاثود ويستخدم هذا التأثير في الاخرق كمصدر للمادة المراد إيداعها. إذا كانت المسافة بين الكاثود والأنود طويلة بما فيه الكفاية فيما يتعلق بعرض التفريغ منطقة توهج أخرى، "العمود الموجب"، يمكن أن تظهر. في الأنود هناك أيضا مساحة مظلمة ولكن رقيقة جدا.

إذا كان الكاثود محاطا بمواد غير موصلة، فإن البلازما لا يمكن أن تستمر من خلال جهد تيار مستمر بسبب شحن سطح القطب. في هذه الحالة فمن الممكن أن السلطة الكهربائي مع الترددات الراديوية (رف) الجهد للسماح التفريغ ليتم إنشاؤها. وعادة ما تكون عمليات التفريغ الراديوي أكثر كفاءة من عملية التفريغ. الإلكترونات لديها كتلة منخفضة جدا، وأنها يمكن أن تتبع بسهولة التذبذبات الترددات اللاسلكية في حين أن الأيونات فقط اتبع الحقل متوسط ​​الوقت. في حالة الكاثود إجراء مكثف حجب بين الكاثود وإمدادات الطاقة يمكن استخدامها لبناء تحيز دس السلبية على الكاثود (في الواقع على كل من الأقطاب الكهربائية) ويمكن تشكيل غمد تهمة الفضاء بين الأقطاب والبلازما . في رف-- تصريف وسيتم تسريع الأيونات من خلال هذا غمد مثل في حالة العاصمة.

كاثودات جوفاء

وجود الأغماد في هندستها القطبية جوفاء يمكن أن تؤدي إلى تصريف "إضافي" - التفريغ الكاثود جوفاء (هد) - التي يتم استخدامها في مصادر الكاثود جوفاء. في نظام ثنائي القطب مع القطب السالب جوفاء (الكاثود) وأكبر عداد القطب (الأنود) يمكن أن تنشأ هد داخل تجويف في الكاثود في وقت واحد مع التفريغ "العادي" بين الكاثود والأنود إذا كانت المسافة العكسية الجدران في تجويف يساوي تقريبا عرض الوهج السلبي. أصل هد هو انحباس الإلكترونات داخل الكاثود جوفاء عندما تسارع الإلكترونات حيوية المنبعث من جدار الكاثود عبر غمد نحو الجدار المعاكس. عندما تصل إلى غمد متطابقة على الجانب الآخر مع المجال الكهربائي نفسه ولكن عكس أنها تنعكس مرة أخرى. وتحاصر الإلكترونات وأجبرت على التذبذب بين الأغماد المقابلة. وتسمى هذه الآلية "تأثير الكاثود جوفاء". خلال هذه التذبذبات الإلكترونات يمكن أن تمر اصطدام غير مرن مع ذرات الغاز وزيادة احتمال التأين إعطاء البلازما كثيفة جدا داخل الكاثود. ويضطر هذا البلازما للخروج من الكاثود عن طريق تدفق الغاز. ويمكن أيضا أن تكون مدعوم من الكاثود جوفاء من قبل إمدادات الطاقة رف. يمكن أن تتأرجح الإلكترونات عدة مرات خلال دورة رف واحدة تعطي كثافة البلازما العالية. الكاثودات جوفاء يمكن أن يكون هندستها مختلفة: أنابيب، صفائف من أنابيب، أو لوحات موازية (الكاثودات جوفاء الخطية).