Ickejämviktsplasmer

Icke-jämviktsplasma, ofta kallat kallt plasma, är en plasma där elektronernas temperatur Te är avsevärt högre än tungpartiklars temperatur Tg. Systemet befinner sig långt från lokal termodynamisk jämvikt (LTE). Typiskt ligger Te i området några electronvolt medan Tg ligger nära rumstemperatur. Denna temperaturskillnad gör att energin fördelas selektivt mellan elektroner och de tunga partiklarna, vilket ger upphov till annorlunda kemi och reaktionsvägar jämfört med värmeplasma.

Förekomst och generering: Icke-jämviktsplasma uppstår i elektriska urladdningar där energin tillförs primärt till elektronerna, till exempel i radiofrekvens- eller likströmurladdningar, pulsladdningar och dielektrisk barriärurladdning (DBD) samt i atmosfäriska plasmajets. De kan verka vid lågt eller normalt tryck; därför är temperaturen ofta låg till måttlig. Den höga elektronenergin driver bildningen av radikaler och exciterade arter, vilket ger hög kemisk aktivitet vid relativt låga temperaturer.

Egenskaper och diagnostik: Plasman är starkt reaktiv med många kortlivade arter. Energianvändningen mellan elektroner och tunga partiklar är inte Maxwelliansk. Diagnostik sker bland annat med optisk emission-spektroskopi (OES), Langmuir-prober och molekylära tecken på elektroniska temperaturer. Modellering används ofta med icke-LTE-kollisions-radiativa modeller.

Användningar: Icke-jämviktsplasmer används inom materialbehandling och biomedicin, till exempel ytförädling av polymerer och biomaterial, sterilisation av medicinska instrument, plasmadeponering av tunna filmer och syntes av nanopartiklar. Deras låga temperatur gör dem lämpliga för värmekänsliga processer.