Plasma är starkt förknippade med termonukleära reaktioner inuti stjärnor som solen, men i det moderna samhället, plasma har funnit tillämpning i litografiska processer och dekontamineringstekniker. Högtemperaturplasma, som de i solen, kan vara ganska energiineffektivt för kemiska tillämpningar och bryta ned material i processer. Ett sätt att ta itu med sådana problem är att manipulera plasma i en lågtemperaturmiljö. Ph.D. kandidaten Bart Platier har utvecklat en ny plasmabaserad produktionsteknik som använder lågtemperatur- och atmosfärstrycksplasma för belysningsdiffusorer, som används i ljusteknik för att förbättra ljusfördelningen. Platier försvarar sin doktorsexamen. avhandling den 26 juni.

Allt är gjort av materia, och materia kommer i fundamentala tillstånd eller faser. Fasta ämnen, vätskor, och gaser är välbekanta faser för många - tänk bara på vattnets tre faser. Dock, den fjärde grundläggande fasen av materien är plasma, en joniserad gas som delvis består av laddade partiklar. Även om plasma är vanliga i solen, de förekommer också naturligt på jorden i form av blixtnedslag och auroror. Dessutom, plasma kan skapas i laboratoriet, och används vanligtvis för tillämpningar inom litografi, luftrening, framdrivning av rymdskepp, och kontamineringskontroll.

Många plasma produceras genom att anbringa starka elektriska fält på en gas eller värma upp en gas till mycket höga temperaturer. Inte överraskande, resultatet av det senare tillvägagångssättet är en högenergi, högtemperaturplasmatillstånd. Dock, det finns många fördelar med att använda lågtemperaturplasma, speciellt när det gäller att arbeta med temperaturkänsliga polymerer utan att försämra materialen. För sin forskning, Bart Platier utvecklade en lågtemperatur, atmosfäriskt tryck plasmabaserad metod för tillverkning av belysningsdiffusorer.

Jagar den perfekta belysningsdiffusorn

"För att producera den perfekta belysningsdiffusorn, det är absolut nödvändigt att övervaka och kontrollera fria elektroner i plasman eftersom de i hög grad påverkar plasmaegenskaper och beteende, " säger Platier. I mer än 70 år, Mikrovågshålighetsresonansspektroskopi (MCRS) har varit den valda metoden för att undersöka fria elektroner i lågtrycksplasma. I MCRS, förändringar i resonansbeteendet hos en elektromagnetisk stående våg i en kavitet omsluten av ledande väggar bestäms av beteendet hos fria elektroner i plasman.

"Nackdelen med MCRS är att, tills nu, den är endast lämplig för lågtrycksplasma. Således, för min forskning, Jag har vidareutvecklat tekniken för atmosfärstrycksplasma, ", tillägger Platier.

Uppdatering av MCR för atmosfärstryck

Detta arbete ger en unik insikt med avseende på användningen av MCRS vid atmosfärstryck. För att validera revideringarna av tekniken, Platier testade olika plasmakonfigurationer. Först, han övervägde extrema ultravioletta (EUV) fotoninducerade plasma, som är viktiga för halvledarindustrin. Testning gav värdefull insikt om fria elektroners beteenden och fungerade som en naturlig övergång för att studera atmosfärstrycksplasma.

Sedan implementerade Platier det uppdaterade verktyget för att studera atmosfäriska tryckplasma. Specifikt, han studerade elektrondensitet och kollisionsfrekvens för elektroner som genereras av radiofrekventa fält och högspänningspulser. Dessa experiment visade att dessa plasma producerar akustiska vågor som kan appliceras på sårläkningsbehandlingar i kliniska miljöer.