Forbedret forståelse af elektronernes adfærd i plasmaer

Plasma er stærkt forbundet med termonukleare reaktioner inde i stjerner som solen, men i det moderne samfund, plasmaer har fundet anvendelse i litografiske processer og dekontamineringsteknikker. Højtemperaturplasmaer, som dem i solen, kan være ret energi-ineffektive til kemiske anvendelser og nedbryde materialer i processer. En måde at løse sådanne problemer på er at manipulere plasmaer i et lavtemperaturmiljø. Ph.d. kandidat Bart Platier har udviklet en ny plasma-baseret produktionsteknik ved hjælp af lavtemperatur- og atmosfærisk trykplasmaer til belysningsdiffusorer, som bruges i lysteknologier for at forbedre fordelingen af ​​lys. Platier forsvarer sin ph.d. speciale den 26. juni.

Alt er lavet af stof, og stof kommer i fundamentale tilstande eller faser. faste stoffer, væsker, og gasser er velkendte faser for mange - tænk bare på vandets tre faser. Imidlertid, den fjerde grundlæggende fase af stof er plasma, en ioniseret gas, der delvist består af ladede partikler. Selvom plasma er almindeligt i solen, de forekommer også naturligt på Jorden i form af lyn og nordlys. I øvrigt, plasma kan dannes i laboratoriet, og bruges typisk til applikationer inden for litografi, luftrensning, fremdrift af rumfartøjer, og kontamineringskontrol.

Mange plasmaer produceres ved at påføre stærke elektriske felter på en gas eller opvarme en gas til meget høje temperaturer. Ikke overraskende, resultatet af sidstnævnte tilgang er en højenergi, høj temperatur plasmatilstand. Imidlertid, der er mange fordele ved at bruge lavtemperaturplasmaer, især når det kommer til at arbejde med temperaturfølsomme polymerer uden at nedbryde materialerne. For hans forskning, Bart Platier udviklede en lav temperatur, atmosfærisk tryk plasmabaseret metode til fremstilling af belysningsdiffusorer.

Jagter den ideelle belysningsdiffusor

"For at producere den ideelle belysningsdiffusor, det er bydende nødvendigt at overvåge og kontrollere frie elektroner i plasmaet, da de i høj grad påvirker plasmaegenskaber og adfærd, " siger Platier. I mere end 70 år, Mikrobølgehulrumsresonansspektroskopi (MCRS) har været den foretrukne metode til undersøgelse af frie elektroner i lavtryksplasmaer. I MCRS, ændringer i resonansadfærden af ​​en elektromagnetisk stående bølge i et hulrum omgivet af ledende vægge bestemmes af opførselen af ​​frie elektroner i plasmaet.

"Ulempen med MCRS er, at indtil nu, det er kun egnet til lavtryksplasmaer. Dermed, for min forskning, Jeg har videreudviklet teknikken til atmosfærisk trykplasma, " tilføjer Platier.

Opdatering af MCR'er for atmosfærisk tryk

Dette arbejde giver en unik indsigt med hensyn til brugen af ​​MCRS ved atmosfærisk tryk. For at validere revisionerne af teknikken, Platier testede forskellige plasmakonfigurationer. Først, han overvejede ekstreme ultraviolette (EUV) foton-inducerede plasmaer, som er vigtige for halvlederindustrien. Test gav værdifuld indsigt i fri elektronadfærd og fungerede som en naturlig overgang til at studere atmosfæriske trykplasmaer.

Derefter implementerede Platier det opdaterede værktøj til at studere atmosfærisk trykplasma. Specifikt, han studerede elektrondensitet og kollisionsfrekvens af elektroner genereret af radiofrekvente felter og højspændingsimpulser. Disse eksperimenter viste, at disse plasmaer producerer akustiske bølger, der kunne anvendes til sårhelingsbehandlinger i kliniske omgivelser.