Blog

Przewodzący, zjonizowany gaz o odpowiedniej koncentracji swobodnych nośników ładunków w postaci dodatnich jonów i elektronów o zerowym wypadkowym ładunku elektrycznym nazywany jest plazmą czyli czwartym stanem skupienia. We wszechświecie ponad 99% materii znajduje się w stanie plazmy. W warunkach ziemskich plazmę możemy generować w wyniku wyładowań elektrycznych w reaktorach o specjalnej konstrukcji, zwanych plazmatronami (Rys. 1).

Rys. 1. Plazma generowana w reaktorze plazmowym typu mini glide-arc

W Zakładzie Technologii Plazmowych na Politechnice Lubelskiej prowadzone są badania nad nowymi konstrukcjami reaktorów plazmowych oraz nad zastosowaniami plazmy o niskiej temperaturze w wielu dziedzinach nauki i przemysłu. Obecnie plazma nietermiczna generowana pod ciśnieniem atmosferycznym wykorzystywana jest w technologiach ochrony środowiska naturalnego, w przemysłowych procesach oczyszczania gazów wylotowych, cieczy, gleby, w procesach dezynfekcji i dezodoryzacji. Plazma nietermiczna oraz generowane w niej utleniacze znajdują również zastosowanie w przemyśle spożywczym, rolnictwie, biotechnologii, technologiach medycznych i materiałowych. Prowadzone na całym świecie badania nad plazmą koncentrują się nad uzyskaniem kontrolowanych reakcji plazmochemicznych. Od stałości parametrów generowanej plazmy w dużym stopniu zależy powtarzalność prowadzonych z jej udziałem procesów. Parametry plazmy niezbędne dla poprawnego przebiegu reakcji uzyskuje się poprzez kontrolowanie warunków, w jakich pali się wyładowanie tj. składu chemicznego gazu plazmotwórczego, jego ciśnienia i wilgotności oraz poprzez kontrolowanie parametrów materiału poddawanego obróbce plazmowej. Zależnie od komponentów gazu substratowego w plazmie można uzyskać aktywne czynniki (rodniki, wysoko energetyczne elektrony, jony, cząstki metastabilne, cząstki neutralne oraz promieniowanie w różnych zakresach widma), umożliwiające przeprowadzenie reakcji biochemicznych przy stosunkowo niewysokiej temperaturze gazu roboczego. Duże znaczenie dla generowania plazmy o odpowiednich parametrach ma prawidłowo dobrany układ zasilania. Jego rozwiązania muszą spełniać wymagania reaktorów plazmowych, które są specjalnymi odbiornikami energii elektrycznej o nieliniowych charakterystykach i szybkich zmianach wartości chwilowych prądów, napięć i kondunktancji przestrzeni wyładowczej.

Literatura:

[1] http://tpioze.pollub.pl/ z dn. 20.09. 2022

[2] https://journals.pan.pl/dlibra/publication/129041/edition/112598/content z dn. 20.09.2022

[3] https://link.springer.com/article/10.1007/s11090-019-09974-9

dr hab. inż. Joanna Pawłat
Katedra Elektrotechniki i Elektrotechnologii
Wydział Elektrotechniki i Informatyki