Plasma de basse température. Généralités et propriétés d’utilisation.
Le plasma est un gaz de particules neutres et chargées, dont la concentration est suffisante pour rendre leur mouvement limité.
Pour cela, il faut que la valeur caractéristique du plasma L0 soit plus importante que la longueur de Debye rD, c’est cette distance qui peux briser la quasi-neutralité et ce par l’activité thermiques des particules. Lors d’un mouvement chaotique à la vitesse thermique les charges sont divisées par la distance intérieure à rD, et la quasi-neutralité est alors restaurée sous l’action des champs électriques à charge spatiale.
Le terme de « quasi-neutralité du plasma » signifie que le nombre de charges non-compensées dans le volume de L03 est inférieur au nombre général de charges. |
En fonction des paramètres du plasma on utilise différentes méthodes de description.
En fonction des paramètres du plasma on utilise différentes méthodes de description.
On distingue 3 types de plasma : le plasma faiblement ionisé, fortement ionisé et entièrement ionisé (cela dépend du taux d’ionisation déterminée par la concentration relative d’électrons ne ⁄ n0, où n0 – le nombre de particules lourdes – d’atomes et d’ions).
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| Le plasma utilisé dans notre technologie est principalement le plasma faiblement ionisé. Dans le plasma faiblement ionisé, la cinétique chimique, le transfert, la collision et d’autres processus élémentaires sont déterminés pas les spécificités des atomes neutres et des molécules. Ainsi, on distingue les milieux plasmagènes, par exemple, les gaz inertes, l’hydrogène, l’azote, l’oxygène, l’air, la vapeur d’eau, etc. |
Lors de l’utilisation du gaz moléculaires comme milieu plasmagène, l’énergie est transmise de la source extérieure du composant d’électrons du plasma, ensuite le gaz d'électrons transmet l’énergie reçue aux particules lourdes lors du processus de chauffage, ce dernier active le degré intérieur de liberté des atomes et des molécules, et l’ionisation et la dissociation avec une formation d’un grand nombre de particules à capacité réactionnelle. Ce sont ces états du plasma combinés aux caractéristiques thermodynamiques, optiques qui déterminent son activité chimique et catalytique, c’est-à-dire sa capacité à produire les changements chimiques ciblés dans le milieu gazeux du départ ou dans une matière placée à l’intérieur du plasma, lors des transformations chimiques et procédés technologiques. Dans ce cas, le rôle du composant électron du plasma est déterminant.
A noter : Le transfert du poids de la charge, de l’impulsion et de l’énergie dans le plasma, provoqués par l’hétérogénéité de ses paramètres, c’est-à-dire par la présence de gradients de densité spatiaux, ainsi que la présence de champs extérieurs (électrique et magnétique, par exemple), sont désigné par le terme de phénomène de transfert (transport). |
Produire du plasma d’une température de 7000 à 30000 К tout en le rendant stable dans l’espace (le plasma utilisé a toujours des paramètres finaux) et l’utiliser dans un milieux gazeux permet l’installation de torches à plasma à basse température.
Les torches à plasma sont divisées en quatre grands groupes, selon le type de charge électrique, la fréquence du courant d’alimentation et le type de source d’alimentation, : les torches à plasma à arc (transféré ou non-transféré), les torches à plasma à haute fréquence (a couplage inductif (CIP) ou a couplage capacitif(CCP)), les torches à plasma à fréquence ultra-haute et les torches à plasma hybrides. |
Les températures maximales du plasma dans le gaz plasmagène sont différentes, mais proches en amplitude, et dépendent de la puissance de l’unité et le volume de la formation de plasma.
Les technologies d’utilisation du plasma à faible température sont fondées sur l’interaction du plasma avec la matière condensée (solide, liquide ou dispersée), le gaz et le champ électromagnétique. Les dérivés du plasma de faible température constituent actuellement un domaine technique difficile à étudier. On prend note seulement de ceux qui sont directement ou indirectement liés à l’activité de la société PLAZARIUM. Il s’agit de l’utilisation du plasma a faible température comme forme de travail dans les systèmes de transformation d’énergie thermique en énergie électrique ; la création de dispositifs, de générateurs de plasma dans lesquels un arc électrique est utilisé pour la formation de jets de plasma ; l’utilisation du plasma à faible température comme milieu actif ; les technologies de traitement des carburants par plasma ; l’utilisation du plasma pour l’obtention de matériaux dispersés, pour traiter des poudres et obtenir des peintures, la modification des surfaces des matériaux polymères ; l’utilisation du plasma pour la résolution de divers problèmes chimiques appliquée (on utilise souvent le terme de « chimie des plasmas ») ; l’utilisation du plasma de faible température dans l’écologie. |
| Ce chapitre est destiné aux non-spécialistes qui désirent mieux comprendre le rôle des technologies de plasma dans la technologie de nos jours et leur développement dans l’avenir proche. Pour ceux qui veulent se documenter sur le sujet : Encyclopédie du plasma a faible température. Volume d’entrée 1-5. - Édition Naouka, 2000. |
