Plazmové metody Co je to plazma? Jak se uplatňují plazmové metody v technice?
Co je to plazma? Plazma je látkové skupenství hmoty, ČTVRTÉ skupenství a vykazuje určité specifické vlastnosti. (správně to Plazma jako to skupenství a ne ta Plazma)
Skupenství hmoty: Podle teploty a obsahu tepelné energie v jednotkovém objemu se látka nachází v některém skupenství: pevném, kapalném, plynném, plazmatickém Skupenství (fáze) hmoty WT(J)
PEVNÉ
KAPALNÉ
PLYNNÉ
PLAZMA
T(K)
2
Co je to plazma? Plazma je: Plyn o vysoké teplotě, elektricky vodivý Plyn kde dochází k disociaci molekul plynu (rozdělení molekul) a ionizaci atomů (odtrhávání elektronů z atomů) K disociaci molekul a ionizaci atomu dochází vlivem srážek molekul, iontů, atomů, elektronů... V objemu plazmatu se vyskytují částice o stejném kladném a záporném náboji Navenek se plazma jeví jako neutrální (kvazineutralita plazmatu) Plazma se vyznačuje elektromagnetickým zářením (pro lidské oko viditelným i neviditelným)
3
Co je to plazma? Trochu prehistorie: Pokud z krve odstraníme mikroskopické částice (krvinky), zůstane průzračná tekutina - plazma, Jan Evangelista Purkyně (1787-1869). - 1770: Prof. Lichtenberg poprvé vytvořil obraz elektrického výboje - 1879: Sir William Crookes definuje čtvrtý stav hmoty ve výbojových trubicích -
Trochu starší historie : 1906 – lord Rayleigh (Nobelova cena 1904): pozoruje kolektivní chování při elektronových oscilacích v atomu 1923 – Irving Langmuir (Nobelova cena 1932) používá název plazma pro oscilace v elektrických výbojích (analogie krevního plazmatu s červenými a bílými krvinkami) 1929 – Atkinson a Houtermans objasňují původ energie Slunce a hvězd – jaderná fúze 4
Co je to plazma? Novodobá fyzika plazmatu : 1952 – na atolu Eniwetok exploduje první vodíková bomba s uvolněnou energií ekvivalentní 10,4 mil. tun TNT 1953 – Technická univerzita, Postupim – první uměle vytvořený diamant v plazmatu 1955 – v Kurčatovově institutu v Moskvě postaven první tokamak Dnes – tokamaky JET (EU), TFTR (USA) - plazmochemie - plazmové depoziční metody - plazmové metody modifikace povrchů - plazmové metody dělení materiálů
5
Co je to plazma? Plazma v přírodě :
Blesk = Elektrický atmosférický výboj: Mezi jednotlivými částmi mraku Mezi oblaky navzájem Mezi oblakem a zemí 6
Co je to plazma?
Eliášův oheň Tichý výboj doprovázený světélkováním a slabým praskáním Výskyt: během bouřek a vichřic Vzniká pokud mezi náboji na zemi a v oblacích není dostatečné napětí a nevytvoří se tak čárový výboj. Připomínají plamínky – oheň Pozorovatelé se ho často pokouší hasit – zbytečně.
7
Co je to plazma?
Kulový blesk Kulovitý (hruškovitý) tvar Relativně nejčastěji se objevuje za zimních bouří a ke konci bouře Červená svítící koule nebo dutá koule 10-20 cm v průměru, obklopená namodralou vrstvou s neostrými hranicemi. (Bývá i bílá a ostře ohraničená.) Vydává syčivý, bzučivý nebo přerušovaný zvuk. Trvá od zlomků sekundy po několik minut, nejčastěji 3-5 sekund. Po zmizení zanechává často mlžný opar s ostrým zápachem, v průhledu hnědý, v dopadajícím světle modrý nebo bílý. 8
Co je to plazma?
Vznik kulového blesku Hypotéza „fraktálních klastrů“ Nastává proces hoření v OZÓNU Pozorované záření (2 000°C) Barevnost plamene – různé jiné příměsi Ozón vzniká při bouřkovém výboji. Jen hypotézy ….
9
Co je to plazma?
Polární záře Mrak částic slunečního větru tvořený protony, elektrony a alfa částicemi letí vesmírem (rychlostí řádově 0,1 % rychlosti světla) a pokud se na své cestě setká s magnetickým polem Země, tak ho ono pole většinu odrazí dál do vesmíru (ochranný vliv ionosféry!), ale část ho zachytí a stáčí po spirálách směrem k magnetickým pólům Země. Tam sluneční vítr interaguje s atmosférou a vzniká polární záře. 10
Co je to plazma?
11
Plazma v technice
12
Plazma v technice
13
Plazma v technice
14
Plazma v technice Plazmové leptání se významně uplatňuje i v novém oboru – výrobě MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems):
15
Plazma v technice
16
Plazma v technice
17
Plazma v technice
18
Plazma v technice
19
Plazma v technice
20
Plazma v technice
21
Plazma v technice
22
Plazma v technice
23
