Un resplandor de plasma (también resplandor ) 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 crepuscular, las especies generadas por plasma 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 por un tiempo liberando la energía almacenada en rovibronic.grados de libertad de los átomos y moléculas del plasma. Especialmente en los gases moleculares, la química del plasma en el resplandor es significativamente diferente del resplandor del plasma. El resplandor de un plasma sigue siendo un plasma y, por tanto, conserva la mayoría de las propiedades de un plasma.
Historia
Las primeras imágenes publicadas de resplandor de plasma se tomaron en 1953. [2]
El resplandor crepuscular de helio, una de las formas de resplandor crepuscular más utilizadas, fue descrito por primera vez en 1963 por Arthur L. Schmeltekopf Jr. y HP Broida. [3]
Los primeros estudios de ionización por resplandor crepuscular comenzaron a principios de la década de 1960 en un esfuerzo por comprender la química de los iones atmosféricos. En ese momento, ya se habían realizado estudios de resplandor estacionario, 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 tasas de reacción drásticamente diferentes entre los estudios. A continuación, se utilizó el resplandor crepuscular para describir con mayor precisión las constantes de velocidad de las reacciones atmosféricas comunes.
Plasma remoto
Un plasma remoto se refiere a un plasma que está espacialmente separado de los campos electromagnéticos externos que inician la descarga. Un resplandor 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 puede usarse 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 a menudo en el campo de la química analítica cuando se requiere un flujo constante de iones. También son un método muy utilizado para limpiar sistemas de vacío complejos sin tener que desmontarlos.
Plasma temporal
Un plasma temporal se refiere a un resplandor de una fuente de plasma que está delineado en el tiempo. La eliminación de la fuente de excitación permite que haya un resplandor en el mismo espacio en el que se excitó el plasma inicial durante un breve período de tiempo.
Una ventaja que tiene el plasma temporal sobre el plasma remoto es que puede estar contenido en un sistema cerrado y, por lo tanto, facilita el control de la temperatura y la presión.
El plasma temporal se usa a menudo para replicar reacciones iónicas en condiciones atmosféricas en un ambiente controlado.
Aplicaciones
Resplandor que fluye
Un resplandor crepuscular 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 resplandor crepuscular normalmente consisten en una descarga dieléctrica a través de la cual se canalizan los gases para ser excitados y, por lo tanto, convertidos en plasma. Las fuentes de iones de resplandor que fluyen se pueden acoplar 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 posluminiscencia fluida.
La espectrometría de masas de resplandor crepuscular utiliza un resplandor crepuscular para crear iones de racimo de agua protonada en un gas portador de helio o argón en un tubo de flujo que reacciona con las moléculas de 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 espacialmente separada del analito objetivo y canalizando el resplandor de la ionización inicial hacia el analito. Los analitos se agregan aguas abajo para crear productos de iones. Iones La detección de iones generalmente se logra usando un espectrómetro de masas o por espectroscopía óptica . [9]
Resplandor estacionario
El resplandor estacionario (SA) es una técnica para estudiar el plasma remoto que consiste en una mezcla gaseosa dentro de un bulbo que se somete a un pulso ionizante. Después de dicho pulso de ionización, se mide la composición iónica de la mezcla en función del tiempo en la pared del bulbo contenedor. [5] Los métodos de resplandor estacionario se utilizan a menudo para estudiar las reacciones atmosféricas, ya que imitan las condiciones atmosféricas en un entorno controlado.
Limpieza y esterilización
El resplandor de plasma ha demostrado ser un medio eficaz de limpieza y esterilización de maquinaria y cristalería difíciles de desmontar. [10] [11] La limpieza con plasma utiliza fuentes de plasma remotas para generar un resplandor que se ventila en el sistema a limpiar y luego los iones del resplandor reaccionan con los contaminantes. Cuando se usa 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 efectivamente los contaminantes orgánicos del sistema. [12] Esto proporciona la ventaja de no tener que desmontar los sistemas y, por lo tanto, ahorra tiempo en el desmontaje y en los sistemas de vacío, ahorra tiempo al cambiar la presión del sistema.
Este método de limpieza con plasma es especialmente eficaz para los métodos de deposición de vapor químico donde la limpieza es una parte clave de la productividad. [13]
Ver también
Referencias
- ^ "Diccionario de plasma" . Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. Archivado desde el original el 17 de agosto de 2014 . Consultado el 12 de agosto de 2014 .
- ^ Grün, A. E; Schopper, E; Schumacher, B (1 de diciembre de 1953). "Electron Shadowgraphs e imágenes de posluminiscencia de chorros de gas a bajas densidades". Revista de Física Aplicada . 24 (12): 1527-1528. Código bibliográfico : 1953JAP .... 24.1527G . doi : 10.1063 / 1.1721218 . ISSN 0021-8979 .
- ^ Schmeltekopf, Arthur L; Broida, H. P (1 de septiembre de 1963). "Resplandor visible de corta duración en helio". La Revista de Física Química . 39 (5): 1261–1268. Código bibliográfico : 1963JChPh..39.1261S . doi : 10.1063 / 1.1734425 . ISSN 0021-9606 .
- ^ Ferguson, EE; Fehsenfeld, FC; Schmeltekopf, AL (1969). Tasas de reacción ion-molécula medidas en una posluminiscencia de descarga . Avances en Química . 80 . págs. 83–91. doi : 10.1021 / ba-1969-0080.ch006 . ISBN 978-0-8412-0081-4. ISSN 0065-2393 .
- ^ a b Ferguson, Eldon E. (1992). "Una historia personal del desarrollo temprano de la técnica del resplandor crepuscular para estudios de reacciones de iones-moléculas" . Revista de la Sociedad Estadounidense de Espectrometría de Masas (manuscrito enviado). 3 (5): 479–486. doi : 10.1016 / 1044-0305 (92) 85024-E . ISSN 1044-0305 . PMID 24234490 .
- ^ Bierbaum, Veronica M. (2014). "Vaya con la corriente: Cincuenta años de innovación y química de iones utilizando el resplandor que fluye". Revista Internacional de Espectrometría de Masas . 377 : 456–466. Código bibliográfico : 2015IJMSp.377..456B . doi : 10.1016 / j.ijms.2014.07.021 . ISSN 1387-3806 .
- ^ Squires, Robert R. (1992). "Avances en las técnicas de tubos de flujo de iones seleccionados y posluminiscencia". Revista internacional de espectrometría de masas y procesos iónicos . 118-119: 503-518. Código bibliográfico : 1992IJMSI.118..503S . doi : 10.1016 / 0168-1176 (92) 85074-A . ISSN 0168-1176 .
- ^ Smith, David; Španěl, Patrik (2005). "Espectrometría de masas de tubo de flujo de iones seleccionados (SIFT-MS) para análisis de gases traza en línea". Revisiones de espectrometría de masas . 24 (5): 661–700. Código Bibliográfico : 2005MSRv ... 24..661S . doi : 10.1002 / mas.20033 . ISSN 0277-7037 . PMID 15495143 .
- ^ Johnsen, R .; Skrzypkowski, M .; Gougousi, T .; Rosati, R .; Golde, MF (2003). Espectroscopia óptica de recombinación de iones en plasmas de resplandor crepuscular . 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.
- ^ Shun'Ko, E. V; Belkin, V. S (1 de junio de 2012). "Tratamiento de superficies con oxígeno atómico excitado en plasma de descarga de barrera dieléctrica de O2 mezclado con N2" . AIP Advances . 2 (2): 022157. Código bibliográfico : 2012AIPA .... 2b2157S . doi : 10.1063 / 1.4732120 .
- ^ Moisan, M; Barbeau, J; Moreau, S; Pelletier, J; Tabrizian, M; Yahia, L'H (11 de septiembre de 2001). "Esterilización a baja temperatura mediante plasmas gaseosos: revisión de los experimentos y análisis de los mecanismos de inactivación". Revista Internacional de Farmacia . 226 (1–2): 1–21. doi : 10.1016 / S0378-5173 (01) 00752-9 . PMID 11532565 .
- ^ A. Pizzi; KL Mittal (2003). Manual de tecnología de adhesivos, revisado y ampliado (2, edición ilustrada, revisada). Prensa CRC. pag. 1036. ISBN 978-0824709860 .
- ^ "Avances en fuentes de plasma remotas para la limpieza de sistemas CVD de panel plano y 300 mm" . ResearchGate . Consultado el 21 de abril de 2017 .