1. 플라즈마 (Plasma)
ㅇ 제4의 물질 상태 또는 상(相)
- 기체가 큰 에너지를 계속 받게되면,
- 기체 입자들이 전리되어 양이온 및 음이온의 수가 거의 같아져,
- 전기적으로 중성을 띈 상태가 되며,
- 이를 제4의 물질 상태 또는 상(相) 이라고도 불리움
. 例) 태양 처럼 우주 물질의 99% 정도가 플라즈마 상태에 있다고 함
ㅇ 전체적으로 전기적 중성이나, 부분적으로 이온화된 원자 상태의 물질
- 초고온 상태로 가열되어 자유전자,이온,원자,분자 등으로 분리된,
- 전기전도성 기체 상태의 혼합물
2. 플라즈마의 생성, 구분, 사례
ㅇ 플라즈마의 생성
- 자연 상태의 원자,분자의 이온화를 위해서는 높은 열(수십만/수백만 ℃) 필요
- 그러나, 높은 전계에서는 낮은 온도에서도 이온화 가능
ㅇ 플라즈마의 구분
- 저온 플라즈마 : 주로, 글로우 방전으로 얻어짐
- 고온 플라즈마 : 태양 등
ㅇ 플라즈마 例)
- 자연 : 번개, 오로라, 전리층, 태양(플라즈마 덩어리) 등
- 응용 : PDP TV, 형광등, 네온사인 등
3. 플라즈마의 특징
ㅇ 부분적으로 이온화된 가스 : 부분 이온화된 비율 10-6~10-2 정도
- 이온화된 소립자(전자,이온 등) 및 자연 상태의 중성 원자,분자들을 포함하며,
부분적으로 이온화된 가스
ㅇ 전도성 기체 형태를 띔
- 전체적으로는 중성이나, 전자 및 이온이 존재하고, 내부 전기장이 존재하여,
이에따라 전하 이동하는 전도성 기체 특성을 지님
* 사실상, 구성 성분들 간의 전자기적 상호작용이, 계의 거동에 본질적으로 기여함
* 특히, 자기장에 갇힐 수 있어, 주변 벽과 접촉을 못하게 할 수 있음
ㅇ 마치 자유 입자 처럼 행동
- 인접 전자,이온 간에 정전기적 인력 및 척력이 상쇄되어 자유 입자 처럼 거동 함
ㅇ 빛 발생
- 플라즈마 내에서 전자,원자,분자 간의 충돌로, 여기(Excitation) 및 이완(Relaxation)이 되며,
이로인한 광자 방출로 빛이 발하기도 함
ㅇ 전하의 생성 및 소멸 반복
- 이온화 과정에 의해 전자,이온이 생성되고, 확산되며,
다시 중성 원자 또는 경계 벽과 충돌/재결합을 하면서 소멸을 하며, 생성과 소멸을 반복
ㅇ 그 밀도가 고체 보다도 높도록 압축이 가능함
4. 플라즈마의 공업적 응용 조건
ㅇ 백만개 중 1개 정도의 분자,원자가 이온화된 수준
ㅇ 전자,이온 밀도를 일정하게 유지시킬 필요 있음
ㅇ 전자,이온이 직류(RF) 또는 고주파(RF) 전기장에 의해 가속되어 에너지를 공급 받음