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Resplandor residual del plasma

Un resplandor de plasma (también llamado postdescarga ) es la radiación emitida por un plasma después de que se elimina la fuente de ionización. [ 1 ] Los campos electromagnétic...

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Un resplandor de plasma (también llamado postdescarga ) es la radiación emitida por un plasma después de que se elimina la fuente de ionización. [ 1 ] Los campos electromagnéticos externos que sostenían el resplandor del plasma están ausentes o son insuficientes para mantener la descarga en el resplandor. Un resplandor de plasma puede ser temporal, debido a una fuente de plasma interrumpida (pulsada), o espacial, debido a una fuente de plasma distante. En el resplandor, las especies generadas por el plasma se desexcitan y participan en reacciones químicas secundarias que tienden a formar especies estables. Dependiendo de la composición del gas, las colisiones superelásticas pueden continuar sosteniendo el plasma en el resplandor durante un tiempo al liberar la energía almacenada en los grados de libertad rovibrónicos de los átomos y moléculas del plasma. Especialmente en gases moleculares, la química del plasma en el resplandor es significativamente diferente de la del resplandor del plasma. El resplandor de un plasma sigue siendo un plasma y, como tal, conserva la mayoría de las propiedades de un plasma.

Historia

Las primeras imágenes publicadas del resplandor del plasma fueron tomadas en 1953. [ 2 ]

La luminiscencia residual de helio, una de las formas más utilizadas de luminiscencia residual, fue descrita por primera vez en 1963 por Arthur L. Schmeltekopf Jr. y HP Broida. [ 3 ]

Los primeros estudios de ionización por descarga luminiscente continua comenzaron a principios de la década de 1960 con el objetivo de comprender la química iónica atmosférica. En ese momento ya se habían realizado estudios de descarga luminiscente estacionaria; sin embargo, este enfoque estaba limitado por la falta de versatilidad y carecía de consistencia, ya que los estudios realizados antes de 1964 mostraron que las reacciones atmosféricas comunes tenían velocidades de reacción drásticamente diferentes entre los estudios. La descarga luminiscente continua se utilizó entonces para describir con mayor precisión las constantes de velocidad de las reacciones atmosféricas comunes.

Plasma remoto

Diagrama básico de plasma remoto

Un plasma remoto se refiere a un plasma separado espacialmente de los campos electromagnéticos externos que inician la descarga. Un resplandor posterior es un plasma remoto si el plasma se canaliza lejos de la fuente de plasma original.

Una ventaja que tiene el plasma remoto sobre el plasma temporal es que el plasma remoto se puede utilizar como una fuente de plasma continua y, por lo tanto, tiene más aplicaciones en el suministro de iones reactivos para la mayoría de los sistemas.

Los plasmas remotos se utilizan con frecuencia en el campo de la química analítica cuando se requiere un flujo constante de iones. También se emplean habitualmente como método para limpiar sistemas de vacío complejos sin necesidad de desmontarlos.

plasma temporal

Un plasma temporal se refiere a la emisión residual de una fuente de plasma delimitada en el tiempo. Al eliminar la fuente de excitación, se produce una emisión residual en el mismo espacio donde se excitó el plasma inicial durante un breve periodo.

Una ventaja que tiene el plasma temporal sobre el plasma remoto es que puede estar contenido en un sistema cerrado, lo que facilita el control de la temperatura y la presión.

El plasma temporal se utiliza a menudo para replicar reacciones iónicas en condiciones atmosféricas en un entorno controlado.

Aplicaciones

Resplandor persistente y fluido

Una fuente de iones de descarga luminiscente en flujo es una fuente de iones que se utiliza para crear iones en un flujo de gas inerte , típicamente helio o argón . [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] Las fuentes de iones de descarga luminiscente en flujo generalmente consisten en una descarga dieléctrica a través de la cual se canalizan los gases para ser excitados y así convertirlos en plasma. Las fuentes de iones de descarga luminiscente en flujo pueden acoplarse con un tubo de flujo de iones seleccionados para la selección de iones reactivos. [ 7 ] Cuando esta fuente de iones se acopla con espectrometría de masas, se denomina espectrometría de masas de descarga luminiscente en flujo.

La espectrometría de masas de descarga posterior en flujo utiliza una descarga posterior en flujo para crear iones de clústeres de agua protonada en un gas portador de helio o argón en un tubo de flujo que reaccionan con las moléculas de la muestra que se miden con un espectrómetro de masas aguas abajo. [ 8 ] Estos sistemas se pueden utilizar para el análisis de gases traza . Esto funciona manteniendo la fuente de ionización inicial separada espacialmente del analito objetivo y canalizando la descarga posterior de la ionización inicial hacia el analito. Los analitos se añaden aguas abajo para crear productos iónicos. La detección de iones se realiza generalmente mediante un espectrómetro de masas o mediante espectroscopia óptica . [ 9 ]

Resplandor residual estacionario

La descarga estacionaria (SA) es una técnica para estudiar plasma remoto que consiste en una mezcla gaseosa dentro de un bulbo sometido a un pulso ionizante. Tras dicho pulso, se mide la composición iónica de la mezcla en función del tiempo en la pared del bulbo. [ 5 ] Los métodos de descarga estacionaria se utilizan a menudo para estudiar reacciones atmosféricas, ya que imitan las condiciones atmosféricas en un entorno controlado.

Limpieza y esterilización

La postdescarga de plasma ha demostrado ser un medio eficaz para limpiar y esterilizar maquinaria y cristalería difíciles de desmontar. [ 10 ] [ 11 ] La limpieza con plasma utiliza fuentes de plasma remotas para generar una postdescarga que se ventila en el sistema a limpiar y luego los iones de la postdescarga reaccionan con los contaminantes. Cuando se utiliza oxígeno como gas portador, las especies de oxígeno ionizado reaccionan con compuestos orgánicos más pesados ​​para formar H 2 O, CO 2 y CO. Estos productos luego se ventilan fácilmente del sistema eliminando eficazmente los contaminantes orgánicos del sistema. [ 12 ] Esto ofrece la ventaja de no tener que desmontar los sistemas y por lo tanto ahorra tiempo en el desmontaje y, en sistemas de vacío, ahorra tiempo en cambiar la presión del sistema.

Este método de limpieza por plasma es especialmente eficaz para los métodos de deposición química en fase vapor, donde la limpieza es un factor clave para la productividad. [ 13 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ "Diccionario de plasma" . Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. Archivado del original el 17 de agosto de 2014. Consultado el 12 de agosto de 2014 .
  2. ↑ Grün, A. E; Schopper, E; Schumacher, B (1953-12-01). "Imágenes de sombras electrónicas e imágenes de resplandor posterior de chorros de gas a bajas densidades" . Journal of Applied Physics . 24 (12): 1527– 1528. Bibcode : 1953JAP....24.1527G . doi : 10.1063/1.1721218 . ISSN 0021-8979 . 
  3. ↑ Schmeltekopf, Arthur L; Broida, H. P (1963-09-01). "Resplandor visible de corta duración en helio". The Journal of Chemical Physics . 39 (5): 1261– 1268. Bibcode : 1963JChPh..39.1261S . doi : 10.1063/1.1734425 . ISSN 0021-9606 . 
  4. ↑ Ferguson, EE; Fehsenfeld, FC; Schmeltekopf, AL (1969). Velocidades de reacción ión-molécula medidas en una postdescarga . Advances in Chemistry. Vol. 80. pp. 83–91 . doi : 10.1021/ba-1969-0080.ch006 . ISBN   978-0-8412-0081-4ISSN 0065-2393​​ 
  5. 1 2 Ferguson, Eldon E. (1992). "Una historia personal del desarrollo inicial de la técnica de descarga luminiscente continua para estudios de reacciones ión-molécula" . Journal of the American Society for Mass Spectrometry (Manuscrito enviado). 3 (5): 479– 486. doi : 10.1016/1044-0305(92)85024-E . ISSN 1044-0305 . PMID 24234490 .  
  6. ↑ Bierbaum, Veronica M. (2014). "Déjese llevar por la corriente: Cincuenta años de innovación y química iónica utilizando la emisión residual". International Journal of Mass Spectrometry . 377 : 456–466 . Bibcode : 2015IJMSp.377..456B . doi : 10.1016/j.ijms.2014.07.021 . ISSN 1387-3806 . 
  7. ↑ Squires, Robert R. (1992). "Avances en técnicas de flujo de postdescarga y tubos de flujo de iones seleccionados". International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes . 118–119 : 503–518 . Bibcode : 1992IJMSI.118..503S . doi : 10.1016/0168-1176(92)85074-A . ISSN 0168-1176 . 
  8. ↑ Smith, David; Španěl, Patrik (2005). "Espectrometría de masas de tubo de flujo de iones seleccionados (SIFT-MS) para el análisis en línea de gases traza". Mass Spectrometry Reviews . 24 (5): 661– 700. Bibcode : 2005MSRv...24..661S . doi : 10.1002/mas.20033 . ISSN 0277-7037 . PMID 15495143 .  
  9. ↑ Johnsen, R.; Skrzypkowski, M.; Gougousi, T.; Rosati, R.; Golde, MF (2003). "Espectroscopia óptica de iones que se recombinan en plasmas de descarga residual en flujo". Recombinación disociativa de iones moleculares con electrones . págs. 25–35 . doi : 10.1007/978-1-4615-0083-4_3 . ISBN  978-1-4613-4915-0.
  10. ↑ Shun'Ko, E. V; Belkin, V. S (2012-06-01). "Superficies de tratamiento con oxígeno atómico excitado en plasma de descarga de barrera dieléctrica de O2 mezclado con N2" . AIP Advances . 2 (2): 022157. Bibcode : 2012AIPA....2b2157S . doi : 10.1063/1.4732120 .
  11. ↑ Moisan, M; Barbeau, J; Moreau, S; Pelletier, J; Tabrizian, M; Yahia, L'H (2001-09-11). "Esterilización a baja temperatura mediante plasmas de gas: una revisión de los experimentos y un análisis de los mecanismos de inactivación". International Journal of Pharmaceutics . 226 ( 1– 2): 1– 21. doi : 10.1016/S0378-5173(01)00752-9 . PMID 11532565 . 
  12. ↑ A. Pizzi; KL Mittal (2003). Manual de tecnología de adhesivos, edición revisada y ampliada (2.ª ed., ilustrada y revisada). CRC Press. pág. 1036. ISBN 978-0824709860.
  13. ↑ "Avances en fuentes de plasma remotas para la limpieza de sistemas CVD de panel plano y de 300 mm" . ResearchGate . Consultado el 21 de abril de 2017 .