Plasma de inducción
La década de 1960 fue el período incipiente de la tecnología de plasma térmico, impulsada por las necesidades de los programas aeroespaciales . Entre los diversos métodos de generación de plasma térmico, el plasma de inducción (o plasma acoplado inductivamente ) ocupa un papel importante.
Los primeros intentos de mantener el plasma acoplado inductivamente en una corriente de gas se remontan a Babat [1] en 1947 y Reed [2] en 1961. El esfuerzo se concentró en los estudios fundamentales del mecanismo de acoplamiento de energía y las características del flujo, la temperatura y la concentración. campos en la descarga de plasma. En la década de 1980, aumentó el interés por los materiales de alto rendimiento y otros temas científicos, y por el plasma de inducción para aplicaciones a escala industrial, como el tratamiento de residuos . Numerosos trabajos de investigación y desarrollo se dedicaron a cerrar la brecha entre el dispositivo de laboratorio y la integración de la industria. Después de décadas de esfuerzo, la tecnología de plasma de inducción se ha afianzado firmemente en la industria avanzada moderna.
El calentamiento por inducción es una tecnología madura con siglos de historia. Una pieza metálica conductora, dentro de una bobina de alta frecuencia, será "inducida" y calentada al rojo vivo. No hay diferencia de principio cardinal ni para el calentamiento por inducción ni para el " plasma acoplado inductivamente ", solo que el medio a inducir, en este último caso, se reemplaza por el gas que fluye, y la temperatura obtenida es extremadamente alta, ya que llega al " cuarto estado de la materia"—plasma .
Una antorcha de plasma acoplado inductivamente (ICP) es esencialmente una bobina de cobre de varias vueltas, a través de la cual circula agua de refrigeración para disipar el calor producido en funcionamiento. Los ICP tienen dos modos de operación, llamados modo capacitivo (E) con baja densidad de plasma y modo inductivo (H) con alta densidad de plasma, y la transición del modo de calefacción E a H ocurre con entradas externas. [3] La bobina envuelve un tubo de confinamiento, dentro del cual se genera el plasma de inducción (modo H). Un extremo del tubo de confinamiento está abierto; el plasma se mantiene realmente en un flujo continuo de gas. Durante la operación de plasma de inducción, el generador suministra una corriente alterna (ac) de radiofrecuencia (rf) a la bobina de la antorcha; esta ca induce un campo magnético alterno dentro de la bobina, según la ley de Ampère(para una bobina de solenoide) :
donde, es el flujo del campo magnético, es la constante de permeabilidad , es la corriente de la bobina, es el número de vueltas de la bobina por unidad de longitud y es el radio medio de las vueltas de la bobina.
