Dziś jest niedziela, 20 październik 2019 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.8503 -0.35% 1EUR 4.2844 -0.01% 1GBP 4.9671 +0.43%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Aktualności
32 edycja targów Energetab 2019 juz za cztery tygodnie
więcej
Nowy cykl szkoleń praktycznych związanych z programowaniem sterowników marki Siemens
więcej
Przyszłość sektora motoryzacji w Polsce ? raport Banku Pekao S.A.
więcej
Cykl szkoleń z zakresu programowania sterowników SIMATIC S7-300, S7-1200
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
23 październik 2019
LUMENexpo Targi Techniki Świetlnej  
więcej
29 październik 2019
73. edycja Seminarium dla Służb Utrzymania Ruchu  
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
19 kwiecień 2010.

Wytwarzanie plazmy i jej zastosowania

Wytwarzanie plazmy i jej zastosowania

W artykule przedstawiono źródła plazmy, koncentrując się na metodach jej wytwarzania. Omówiono też wybrane obszary zastosowań plazmy w takich dziedzinach, jak metalurgia, inżynieria materiałowa, medycyna i ekotechnika.
Artykuł stanowi przewodnik dla osób rozpoczynających działalność związaną z technologiami plazmowymi i umożliwia zapoznanie się w syntetycznej formie z szerokim spektrum jej zastosowań i potencjałem, jaki niosą.

Źródła plazmy i metody jej wytwarzania
Oprócz zjawisk jak zorza polarna czy pioruny, plazma naturalnie i przez dłuższy czas na Ziemi nie występuje. Jednak, co ciekawe, im dalej od naszej planety, tym więcej znajdujemy materii w stanie plazmy. Szacuje się, że w stanie plazmy jest 99,9 % materii wszechświata.
Do celów technicznych, użytku i badań plazma wytwarzana jest "sztucznie", za pomocą szerokiej gamy urządzeń przeznaczonych do tego celu. Najbardziej rozpowszechnione są plazmotrony, czyli urządzenia do wytwarzania (generowania) plazmy. Przyjęło się określać, że plazmotrony stosują metodę łukową. Sporadycznie spotykane jest stosowanie tej nazwy do generatorów plazmy, np. mikrofalowych, częstotliwości radiowej (RF), laserowych, indukcyjnych czy pojemnościowych.
Podział na plazmę mikrofalową i łukową to podział ze względu na metodę jej wytwarzana i podtrzymywania. Różnica polega na zastosowaniu innej aparatury i innego czynnika doprowadzającego energię do jonizowanego gazu - plazmy. W przypadku plazmy mikrofalowej są to mikrofale, które po zainicjowaniu jonizacji w gazie, podtrzymują powstałą plazmę energią dostarczaną ciągle lub impulsowo ze źródła mikrofal.
Do plazmy dostarczany jest także gaz plazmotwórczy, który jest medium wykorzystywanym do prowadzenia reakcji w plazmie lub za jej pomocą. Rys. 1. przedstawia pracujący plazmotron mikrofalowy. Urządzenie to powstało na potrzeby badań własnych autora artykułu.
Kolejnym rodzajem plazmy, który można wydzielić ze względu na metodę jej wytwarzania jest plazma łukowa.


Rys. 1. Pracujący plazmotron mikrofalowy o mocy 1,5 kW w ciśnieniu atmosferycznym. Żółte zabarwienie plazmy jest wynikiem jej zanieczyszczenia przez obecność węgla (grafitu). Gazem plazmotwórczym jest powietrze.
Wytwarzana w nim plazma jest plazmą nietermiczną

Jest ona najbardziej rozpowszechnionym źródłem plazmy stosowanym obecnie w przemyśle i wielu innych aplikacjach. Rys. 2 i 3 przedstawiają pracujące plazmotrony łukowe.
Źródłem plazmy i sposobem dostarczania do niej energii jest wymuszony przepływ prądu elektrycznego
w gazie. Plazma to zjonizowany gaz, który przewodzi prąd elektryczny i tę właściwość wykorzystuje się
przy wytwarzaniu plazmy łukowej. Po zainicjowaniu łuku elektrycznego jest on podtrzymywany przez przepływający przez gaz prąd elektryczny i umożliwia wykorzystywanie go jako źródła plazmy. Widoczne na rys. 2 i 3 plazmotrony zostały zbudowane przez autora artykułu, na potrzeby badań nad wykorzystaniem plazmy do zastosowań przemysłowych i utylizacji odpadów. Obecnie są one użytkowane w Przemysłowym Instytucie Automatyki i Pomiarów, gdzie są prowadzone prace badawcze mające na celu zastosowanie plazmy do utylizacji wybranych odpadów.
Innym źródłem plazmy wykorzystywanym w przemyśle jest wyładowanie wokół elektrody w próżni.
Urządzenia te wykorzystują właściwości fal radiowych np. 13 MHz do wzbudzania plazmy wokół elektrody w komorze próżniowej. Tak wytwarzana plazma jest stosowana w urządzeniach do nanoszenia cienkich warstw i przeprowadzania szeregu reakcji przy użyciu plazmy w obniżonym ciśnieniu np. PECVD. Służą one do takich zaawansowanych aplikacji jak wzrost diamentów, nanoszenie lub trawienie nanowarstw, tworzenie nowych materiałów jak przykładowe HBLED (High Brightness Light-Emitting Diode) czyli wytwarzanie nowej generacji diod LED wykorzystywanych jako nowe źródła światła o dużej sprawności.


Rys. 2. Plazma wytwarzana w plazmotronie łukowym o laminarnym jej wypływie. Moc plazmotronu: 5 kW. Gazem plazmotwórczym jest powietrze. Wraz z oddalaniem się od źródła plazma stygnie i rozprasza się w otoczeniu


Rys. 3. Plazma wytwarzana w plazmotronie łukowym. Moc plazmotronu: 15 kW. Gazem plazmotwórczym jest powietrze

Powyższe przykłady to tylko kilka z ogromnej liczby źródeł i sposobów wytwarzania plazmy. Plazmą jest iskra elektryczna w świecy zapłonowej, wyładowanie barierowe wokół elektrody, łuk elektryczny i wyładowanie koronowe np. z generatora wysokiego napięcia Tesli.

Zastosowania plazmy
Plazma znajduje swoje zastosowania w ogromnej liczbie dziedzin życia i wytwórczości człowieka. Pierwsze jej zastosowania to chemia i metalurgia: piece łukowe do wytopu aluminium, metali trudnotopliwych lub ich oczyszczania, hartowania elementów w plazmie np. proces azotowania plazmowego/jonowego. Kolejne to nanoszone plazmowo (PECVD, TS i inne) na materiałach cienkie warstwy np. redukujące tarcie, które zapewniają dłuższą żywotność łożysk i lepsze ich parametry.
Prowadzone są prace badawcze nad użyciem plazmotronów zamiast palników mazutowych i olejowych
w energetyce, na potrzeby rozpalania palników pyłowych w elektrowniach węglowych.

Jakub Szałatkiewicz

Pełną treść artykułu znajdą Państwo w 3 numerze 2010 roku czasopisma PAR.
Zachęcamy do lektury

Źródło: PAR
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  promienniki podczerwieni
Copyright © Energoelektronika.pl