Плазма атмосферного давления

Плазма атмосферного давления - плазма, генерируемая при атмосферном или близком к нему давлении.

Технологическая значимость

По сравнению с технологическими плазмами низкого и высокого давления, генерация которых требует специализированных камер и насосов, плазма атмосферного давления не требует дорогостоящего оборудования для создания и поддержания определенного внешнего давления. Этот фактор значительно сокращает стоимость плазменного оборудования и одновременно увеличивает его надежность[1]. Обработка атмосферной плазмой легко встраивается в производственные линии.

Генерация атмосферной плазмы

Существует несколько широко используемых методов генерации атмосферной плазмы:

Принцип генерации плазмы дуговым разрядом

Пульсирующий дуговой разряд генерируется высоким напряжением в диапазоне 5-15 кВ пульсирующим с частотой 10-100 кГц. Рабочий газ продувается через область разряда, отжимая дугу разряда от стенок камеры и охлаждая сами стенки. Атомы и молекулы газа ионизируются столкновениями создавая частично ионизированную плазму. Типичная температура плазмы в дуге достигает 6000 – 12000 К[2]. При этом распределение электронов по энергиям неравновесно: средняя энергия электронов выше энергии молекул, атомов и ионов. Помимо ионизации, энергичные столкновения электронов, атомов и молекул приводят к их возбуждению, а также к химическим реакциям, создавая высокореактивные короткоживущие свободные радикалы, отвечающие за высокую химическую активность плазмы. Проходя через активную область ионизированный газ с высокой концентрацией свободных радикалов направляется на обрабатываемую поверхность. В случае металлических обрабатываемых поверхностей, их можно использовать в качестве катода. Дуговой разряд горит между анодом генератора плазмы и обрабатываемой поверхностью. При этом ионы и свободные радикалы генерируются в непосредственной близости от обрабатываемой поверхности.

Применения

Холодная неравновесная плазма атмосферного давления находит много промышленных применений, в частности для высокотонкой очистки и активации поверхностей металлов и пластмасс для подготовки этих поверхностей к покраске и склеиванию. Создавая на поверхности химически активный слой, плазменная обработка значительно улучшает качество покрытий. Этот эффект достигается без применения химических препаратов, что является важным фактором при достижении безопасности и экологической чистоты промышленных процессов. При использовании в конвейерном производстве ширина плазменной обработки может достигать нескольких метров, а скорость обработки десятков метров в секунду. Плазменная обработка приводит к более высокой степени активации по сравнению с обработкой коронным разрядом.

Литература
  1. R.A. Wolf, Atmospheric Pressure Plasma for Surface Modification, Wiley, 2012
  2. Ю.П. Райзер, Физика газового разряда, Издательский дом Интеллект, Долгопрудный, 2009

Ссылки

См. также
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.