Plasma Source 저온 플라즈마에 관해서
2014.05.02 23:41
안녕하세요
이번에 플라즈마에 연관된 조사를 하게된 고등학생입니다
근데 열 플라즈마는 다행히 내용을 찾을 수 있었지만
저온플라즈마는 어떻게 생성되는지 방법과 원리에 관한 내용은
너무 어렵거나, 잘 나와있지 않아서... 설명 부탁드립니당..
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플라즈마에 대해서 기본적인 내용들은 '플라즈마 방전' '플라즈마 응용' 등의 키워드로 검색을 해보면 다양한 자료를 찾아 볼 수 있습니다.
기본적으로 플라즈마가 형성되는 원리는 유사합니다.
먼저 공기중에 존재하는 씨앗전자 (seed electron)들에 전기장 (혹은 자기장을 통한 유도기전력)을 통해서 에너지를 가합니다. 에너지를 받은 씨앗전자들은 주변 분자/원자들과 충돌을 하게 되는데, 이 때 씨앗 전자들의 에너지가 주변 입자의 이온화에너지 (ionization energy) 보다 높게 되면 이온화가 일어납니다.
이때 1개의 전자가 2개가 되고, 이온화가 진행함에 따라서 n회의 이온화에 따라서 증배된 전자의 수는 2^(n)-1이 됩니다. 이 과정을 전자사태 (electron avalanche)라고 합니다.
전자의 개수가 아주 많아지게 되면 전자와 이온이 개별 수로 구분되지 않을 만큼의 큰 수를 이루게 되고,
이러한 상태를 플라즈마 상태라고 합니다.
플라즈마는 전자기장의 주파수, 크기, 전극의 형태, 압력, 기체 종에 따라서 세부적으로 아주 다양한 특성을 가지게 됩니다.
언급한 열플라즈마는 수백-수천 암페어의 큰 플라즈마 전류를 흘려서 고온의 플라즈마를 만드는 것이 특징입니다. 이때는 가열된 전극에서 방출되는 열전자방출 (thermionic electron emission)이 큰 역할을 하게 됩니다.
저온 플라즈마라 할 경우에도 진공/상압에 따라서 많은 특성을 가지게 됩니다.
저온-상압의 경우에는 '코로나 방전, 유전체격벽방전' (corona discharge, dielectric barrier discharge)로 검색해 보시면 많은 자료가 있을 겁니다. 진공의 경우에는 '유도결합형 플라즈마 (Inductively Coupled Plasma)' 혹은 '축전결합형 플라즈마 (Capacitively Coupled plasma)'로 검색해 보시기 바랍니다.
혹은 지상의 태양으로 일컬어지는 핵융합 플라즈마에 대해서는 토카막 장치 (아이언맨에 나오는 arc-reactor의 모티브)가 유명하며, K-STAR, ITER 등으로 검색해 보시면 많은 자료를 얻으실 수 있을 겁니다.
학술적인 자료는 어려울 수 있으나 쉽게 풀어쓴 자료들이 많이 있으니 도서관이나 검색을 좀 더 해보시기 바랍니다.