plasmalaitteiden

Plasmalaitteet ovat laitteita, joiden tarkoituksena on tuottaa, ohjata tai hyödyntää plasmaa, ionisoitunutta kaasua. Plasma on aineen neljäs tila, jossa osa atomeista on ionisoituneita ja vapaasti liikkuvia elektroneja muodostaa johtavan tilan. Laitteet voivat tuottaa plasmaa sähköisesti, magneettisesti tai kemiallisella energialla, ja niitä käytetään sekä tutkimuksessa että teollisuudessa.

Yleisimmät plasmalaitteiden energianlähteet ovat sähköpurkaukset: tasajännite (DC), vaihtojännite (AC) tai radiofrekvenssi (RF). Induktiivisesti kytketty plasma (ICP) sekä kapasitiivisesti kytketty plasma (CCP) tuottavat vahvaa ionointia. Muita järjestelmiä ovat loistepurkaukset (glow discharge) sekä atmosferinen plasma (APPJ).

Sovelluksia ovat materiaalien käsittely ja pintojen muokkaus: plasma-etsaus (etching) ja plasma-pinnoitus (deposition), puhdistus sekä valmistusprosessien pintojen muokkaukset. Puolijohde- ja elektroniteollisuudessa plasmalaitteita käytetään erityisesti mikrosirujen valmistuksessa sekä pintojen modifioinnissa. Lisäksi plasmalaitteita hyödynnetään steriloinnissa, lääketieteessä sekä ympäristö- ja energiatehokkuuden parantamisessa.

Analyyttisissa yhteyksissä plasmaa käytetään spektroskopiassa: esimerkiksi ICP-MS ja LIBS hyödyntävät plasmaa näytteiden ionisointiin ja spektroskooppiseen analyysiin.

Turvallisuus on tärkeää plasmalaitteiden käytössä: korkeajännite, UV-säteily, otsoni ja reaktiiviset aineet sekä räjähdys- tai palovaara. Prosessien hallinta on vaativaa ja vaatii asianmukaista suojavarustusta sekä jäähdytystä ja ilmanvaihtoa.

Historia: plasman tutkimus alkoi Irving Langmuirin ja kumppaneiden työllä 1920-luvulla. Teollinen soveltaminen yleistyi 1960–1980-luvulla, jolloin plasman avulla alettiin valmistaa puolijohteita, pintamateriaaleja ja eräitä ympäristöteknologioita.