فیزیک پلاسما چیست؟
پلاسما یکی از چهار حالت اصلی مواد میباشد که با حرارت دادن مواد در حالت جامد، گذار فاز به حالت مایع، گاز و در نهایت پلاسما (در دمای فوقالعاده زیاد) اتفاق میافتد. در حالت پلاسما، به دلیل دمای بالای محیط، برخی یا همه الکترونها انرژی کافی برای خروج از قید پتانسیل هسته اتمها را پیدا کرده و یک گاز یونیزه ایجاد میکنند. در نتیجه پلاسما شامل الکترون–یونهای آزاد است و به همین دلیل رسانای الکتریکی میباشد. از آنجا که در حالت عادی مواد دارای بار الکتریکی خنثی هستند، پلاسما نیز از نظر الکتریکی خنثی است. با توجه به این موضوع که بارهای الکتریکی متحرک میدان مغناطیسی ایجاد میکنند، پلاسما میتواند دارای میدان مغناطیسی نیز باشد.
دمای پلاسما
معمولا پلاسما به اندازهای چگال نیست که ذرات آن با یکدیگر برخورد زیادی داشته باشند، در نتیجه تبادل انرژی و همدمایی در این حالت مانند حالت گاز اتفاق نمیافتد. با اعمال میدانهای الکتریکی و مغناطیسی امکان دارد پلاسما از حالت تعادل خارج و دستهای از ذرات با سرعت بسیار زیاد در آن تشکیل شود، در نتیجه پلاسما ممکن است در یک زمان دارای چندین دما باشد؛ به همین دلیل دمای یک تاج خورشیدی که از پلاسما تشکیل شده است، میتواند به میلیونها درجه برسد، در حالی که دمای سطح خورشید چند هزار درجه است (شکل ۱).
برهمکنشهای الکترومغناطیسی
به دلیل جدایی الکترون–یون در پلاسما برهمکنشهای الکتریکی و مغناطیسی بسیار تاثیرگذارند. از سوی دیگر، این برهمکنشها در فواصل بسیار بزرگتری نسبت به حالت گاز میتواند اتفاق بیافتد، درنتیجه، امواج در پلاسما، یا حرکت نظمیافته پلاسما، بسیار حائز اهمیت هستند. یکی دیگر از نکات مهم در این باره آن است که با استفاده از میدان مغناطیسی میتوان پلاسما را در یک جا محدود کرد (شکل۲). از این قابلیت پلاسما در تحقیقات انرژی گداخت استفاده میشود.
پلاسما در جهان
پلاسما فراوانترین حالت ماده موجود در جهان است و حدود ۹۹% مواد در جهان قابل مشاهده در این حالت قرار دارند. ستارهها، سحابیها و شفق قطبی که در قطب شمال و جنوب مشاهده میشود، از پلاسما تشکیل شدهاند. به علاوه، در زندگی روزمره ما نیز حضور دارد: جرقه رعد و برق و گاز هادی داخل یک لامپ فلورسنت و چراغ نئون، همگی وابسته به تشکیل پلاسما هستند. به همین دلیل فیزیک پلاسما از موضوعات مورد علاقه دانشمندان برای تحقیق و مطالعه است.
کاربرد پلاسما
با توجه به اهمیت پلاسما، کاربردهای پلاسما بسیار گسترده هستند که در اینجا برخی از آنها را برمیشماریم:
- صنایع پزشکی
- بهبود زخم
- درمان سرطان
- تقویت رشد استخوان
- از بین بردن خطرات زیستی
- تمیز کردن محیط و سطوح
- عاملدار کردن سطوح مختلف
- تولید چیپهای کامپیوتری
- چاقوی پلاسما
- تلویزیون پلاسما
- تفنگ الکترونی
- لامپ پلاسما (گوی پلاسما)
- رآکتورهای هستهای
- پیشران موشک
- صنایع نظامی
پلاسما و دستگاههای لایه نشانی در خلاء
دستگاههای لایهنشانی در خلاء شرکت پوششهای نانوساختار در صورت تمایل کاربر، با پلاسما کلینر (Plasma Cleaner) ارائه میشوند. سیستمهای مگنترون اسپاتر کوتر رومیزی مدل DST1-300، سیستم اسپاترینگ و لایهنشان کربن رومیزی با پمپ روتاری (DSCR) و مجهز به پمپ توربو (DSCT) و اسپاتر کوتر سه کاتده مدل DST3 از جمله سیستمهای لایهنشانی تولید شده در شرکت پوششهای نانوساختار میباشند که دارای قابلیت تمیز کردن سطوح با پلاسما را دارند. در صورت تمایل به آشنایی بیشتر با این محصولات به وبسایت شرکت مراجعه فرمایید.
منابع
- https://www.psfc.mit.edu/vision/what_is_plasma
- https://en.wikipedia.org/wiki/Plasma_(physics)
- https://www.livescience.com/54652-plasma.html
- http://thescienceexplorer.com/technology/fourth-state-matter-plasma-technology-improve-bone-healing
- https://www.nasa.gov/mission_pages/sdo/multimedia/potw/potw30.html
- https://www.nasa.gov/mission_pages/hinode/solar_017.html