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Atmosphärendruckplasma

Atmosphärendruckplasma

Atmosphärendruckplasma wird oft auch AD-Plasma oder Normaldruckplasma bezeichnet. Der Name kommt daher, dass der Druck mit dem es erzeugt wird ungefähr dem der umgebenden Atmosphäre, also dem sogenannten Normaldruck, entspricht. Im Gegensatz zum Niederdruckplasma oder Hochdruckplasma benötigt es somit kein Reaktionsgefäß, welches zur Aufrechterhaltung des unterschiedlichen Druckniveaus zum Atmosphärendruck dient.

Plasma ist ein teilweise ionisiertes Gas. Elektrische Lichtbögen, die dielektrische Barriere sowie Korona- und piezoelektrische Direktentladungen ionisieren Gase bei Atmosphärendruck und erzeugen Plasmen. Die geladenen Teilchen – Elektronen und Ionen – beschleunigen auf sehr hohe Energien. Nur ein kleiner Teil der Gasmoleküle wird in energiereiche Elektronen und Ionen umgewandelt, der Rest des Gases bleibt neutral und kalt. Bei der piezoelektrischen Direktentladung erreicht die Temperatur nur circa 50°C. Bei Bogenentladungen erreicht das Lichtbogenvolumen Temperaturen von 6.000 – 12.000°C. Nach Verlassen des Austragsvolumens kühlt das Gas jedoch schnell auf 250 – 45°C ab. Bei entsprechender Einstellung der Verarbeitungsgeschwindigkeiten schädigen diese Temperaturen die behandelten Oberflächen nicht. Während das Plasma kalt bleibt, kollidieren die sehr energiereichen Elektronen und Ionen mit den Gasmolekülen und produzieren große Mengen an kurzlebigen chemischen Spezies, wie atomare H-, N- und O-Spezies, OH- und ON-Radikale, Ozon, Salpetrige und Salpetersäure sowie verschiedene andere Moleküle in metastabilen angeregten Zuständen. Sie machen diese Art Plasma chemisch sehr aktiv.

Anwendungsgebiet

Atmosphärendruckplasma wird hauptsächlich bei geringer Stromdichte zur Oberflächenaktivierung und Feinstreinigung von Kunststoff, Metall oder Anorganischen Materialien verwendet. Die Plasmabehandlung dient im industriellen Bereich vor allem der Vorbehandlung der Oberflächen vor Klebe-, Druck- und Lackierprozessen. Im Medizinbereich wird es vermehrt zur Desinfektion und Sterilisation verwendet.

Der Vorteil bei einer Behandlung mit Atmosphärendruckplasma besteht darin, dass man gänzlich auf flüssige Chemikalien verzichten kann. Lediglich Strom und ein Trägergas sind notwendig. Alles in allem kann bei dieser Art der Plasmaerzeugung mit Druckluft oder anderen ungefährlichen Gasen wie Stickstoff oder Formiergas sowie im Fall der piezoelektrischen Entladung mit Edelgasen und sogar Umgebungsluft gearbeitet werden.

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