Ickejämviktsplasma

Ickejämviktsplasma, eller icke-termiskt plasma, är en typ av plasma där energin hos elektroner, joner och neutrala partiklar inte har uppnått termodynamisk jämvikt. I praktiken innebär det ofta att elektronernas kinetiska temperatur Te är mycket högre än tungpartiklarnas temperatur Thi, vilket möjliggör kemiska reaktioner vid relativt låga gastemperaturer.

Denna avvikelse från jämvikt gör det möjligt att utföra ytmodifiering, etsning och sterilisation utan att värma upp materialet. Icke jämviktsplasma kan genereras i olika anläggningar, till exempel dielektrisk barriärutlösning (DBD), RF- och mikrovågsplasma, plasmaflöden och glidande båge, ofta vid atmosfärstryck eller lågt tryck. Vanliga arbetsgaser inkluderar ädelgaser som argon eller helium blandat med reaktiva gaser.

Egenskaperna kännetecknas av Te mycket högre än Thi, hög elektrontäthet och en icke-Maxwelliansk elektronenergifördelning. Denna kombination ger upphov till intensiva radikalreaktioner och bildning av reaktiva arter såsom ozon, NOx och andra, vilka används i ytmodifiering, desinficering, biomedicin och materialvetenskap. Plasman kan även stödja jon- och filmsdeposition vid relativt låga temperaturer, vilket är fördelaktigt för termolabila substrat.

Forskningen inom ickejämviktsplasma fokuserar på att förstå dess kemi och energidistribution, kontrollera produktionen av specifika reaktiva arter och modellera kinetik och transport i plasman. Vanliga mätmetoder inkluderar Langmuir-prober, spektral avbildning och Thomson-spridning.