1. Плазма дегеніміз не?
Плазма, заттың төртінші күйі, атомдардың иондануынан кейін пайда болған кейбір электрондары жойылған және оң және теріс иондары бар атомдардан тұратын иондалған газ тәрізді зат. Бұл иондалған газ атомдардан, молекулалардан, атомдық топтардан, иондардан және электрондардан тұрады. Оны объектілердің бетіне қолдану ультра таза тазалауға, бетті белсендіруге, оюға және объектілердің плазмалық бетін жабуға қол жеткізе алады.
2. Плазманы жасанды түрде қалай алуға болады?
Плазманы ядролық синтез, ядролық ыдырау, жарқырау разряды және әртүрлі разрядтар сияқты жасанды құралдар арқылы жасауға болады. Плазманың әртүрлі түрлерін жасанды разрядтау әдістері арқылы да алуға болады, олар негізінен: жарқырау (флуоресцентті лампалар), доға (электр доғасы) және тәж разряды (көбінесе жоғары вольтты желілердің айналасында көрінеді). Беттерді дәл тазалау, бетті белсендіру және өзгерту, сонымен қатар биоинженерлік материалдардың, пластмассалардың және қағаздың бетін өңдеу үшін көбінесе жарқырау, тәж разряды және диэлектрлік кедергі разряды арқылы түзілетін төмен температуралы плазма қолданылады.
Жоғары жиілікті электр өрісінде төмен қысымда оттегі, азот, метан және су буы сияқты газ молекулалары жарқырау кезінде жеделдетілген атомдар мен молекулаларға ыдырауы мүмкін. Осылайша түзілген электрондар және оң және теріс зарядтарға диссоциацияланған атомдар мен молекулалар қоршаған молекулалармен немесе атомдармен соқтығысады, нәтижесінде молекулалар мен атомдардағы электрондардың қозуы пайда болады, олар өздері қозған немесе иондық күйде болады. Бұл кезде заттың күйі плазмалық күйде болады.
3. Плазманың қандай түрлері бар?
1) Жоғары температуралы плазма және төмен температуралы плазма. Жоғары температуралы плазма толық иондалған немесе жергілікті термиялық теңестірілген плазмаға жатады, мұнда электронның температурасы ион және газ температураларына тура тең. Барлық бөлшектердің температуралары дерлік бірдей. Температура өте жоғары, әдетте 10-10 6К 8 (шамамен Цельсий бойынша 100-100 миллион градус) жетеді. Төмен температуралы плазма жылулық емес тепе-теңдік күйінде болады, мұнда электронның температурасы иондар мен бейтарап бөлшектердің температураларынан әлдеқайда жоғары болады. Жоғары температуралы плазманың объектілердің бетіне әсерінің шамадан тыс қарқындылығына байланысты практикалық қолдануда сирек қолданылады, ал қазіргі уақытта тек төмен температуралы плазма қолданылады.
2) Реактивті және реактивті емес газдардың плазмасы. Бұл жіктеу плазма жасау үшін қолданылатын газдардың химиялық қасиеттеріне негізделген. Реактивті емес газдарға аргон (Ar), азот (N2), азот фториді (NF3), көміртегі тетрафториді (CF4) және т.б., ал реактивті газдарға оттегі (O2), сутегі (Н2) және т.б. жатады. Тазалау процесінде газдардың әртүрлі түрлерінің реакция механизмдері әртүрлі, реактивті химиялық газдың плазмасы бар.
4. Плазма мен зат бетінің өзара әрекеттесуі қандай?
Плазма мен дайындаманың беті арасындағы химиялық реакция әдеттегі химиялық реакциялардан біршама ерекшеленеді. Жоғары жылдамдықтағы электрондарды бомбалаудың арқасында бөлме температурасында тұрақты көптеген газдар немесе булар дайындаманың бетімен плазма түріндегі әрекеттесіп, көптеген бірегей және пайдалы әсерлерді тудыруы мүмкін:
1) Тазалау және ою: Мысалы, тазалау кезінде жұмыс газы ретінде оттегі жиі пайдаланылады. Үдемелі электрондармен бомбалау кезінде ол күшті тотықтырғыш қасиет көрсететін оттегі иондары мен бос радикалдарға айналады. Дайындама бетіндегі май, флюс, фоторезист, босату агенті және штамп майы сияқты ластаушы заттар көмірқышқыл газы мен суға тез тотығады, содан кейін олар вакуумдық сорғы арқылы сорылады, бетті тазалау және ылғалдану мен адгезияны жақсарту мақсатына жетеді. Төмен температурада плазмалық өңдеу материалдың таяз бетін (<10нм) ғана қамтиды және сусымалы материалдың қасиеттеріне әсер етпейді. Плазманы тазалау жоғары вакуумда жүзеге асырылатындықтан, плазмадағы әртүрлі белсенді иондардың орташа ұзақ орташа еркін жолы бар және олардың ену және өту қабілеттері күшті, бұл күрделі құрылымдарды, соның ішінде жұқа түтіктер мен соқыр тесіктерді өңдеуге мүмкіндік береді.
2) Функционалдық топтарды енгізу: Полимер материалдарын N2, NH3, O2 және SO2 сияқты газдармен плазмалық өңдеу беттің химиялық құрамын өзгертіп, сәйкес жаңа функционалдық топтарды енгізе алады: -NH2, -OH, -COOH, -SO3H және т. материалдар бетінің полярлығын, суланғыштығын, байланысын, реактивтілігін арттырады және олардың пайдалану құндылығын айтарлықтай арттырады. Оттегі плазмасынан айырмашылығы, құрамында фтори бар газдармен төмен температуралы плазмалық өңдеу субстрат бетіне фтор атомдарын енгізіп, субстратқа гидрофобтылық береді.
3) Полимерлену: этилен және стирол сияқты көптеген винил мономерлер басқа катализаторларды немесе инициаторларды қажет етпей-ақ плазма жағдайында дайындаманың бетінде полимерлеуден өте алады. Тіпті метан, этан және бензол сияқты әдеттегі жағдайларда полимерленуге болмайтын заттар да плазма жағдайында дайындаманың бетінде айқаспалы полимерленуге ұшырауы мүмкін. Бұл полимерленген қабат өте тығыз және субстратпен қатты байланысқан болуы мүмкін. Шет елдерде пластикалық сыра бөтелкелері мен автомобильдік жанармай цистерналары микро ағып кетудің алдын алу үшін плазмалық полимерлеу арқылы осындай тығыз қабатпен қапталған. Пластмассадан пластификаторлар сияқты улы заттардың адам тіндеріне таралуын болдырмау үшін биомедициналық полимер материалдарының бетін де осы тығыз қабатпен жабуға болады. Оптикалық компоненттердің өнімділігін арттыру үшін плазмалық полимерлеу шаралары арқылы оптикалық компоненттер көбінесе олардың бетіне сәйкес оптикалық пленкамен қапталуы мүмкін.
4) Плазмалық егу:
Процесс материал бетіндегі винил мономерлерінің полимерленуін тудыратын плазмалық алдын ала өңдеу арқылы полимер материалдарының бетінде белсенді бос радикалдарды генерациялауды қамтиды. Плазма сонымен қатар бөтелкелердің ішкі қабырғалары сияқты белгілі бір ретсіз беттерде егу реакцияларын тудыруы мүмкін. Сәйкес егу мономерлерін таңдау және сәйкес егу реакциясының шарттарын бақылау арқылы материалдың гидрофильділігін немесе су өткізбейтіндігін, адгезиясын, коррозияға төзімділігін, тозуға төзімділігін, өткізгіштігін, өткізгіштік селективтілігін және биоүйлесімділігін өзгертуге болады. Сондықтан, плазмалық трансплантация жоғары инновациялық болып табылады және үлкен қолдану перспективаларына ие.
