コールドプラズマとは
|
| 別名 |
非平衡プラズマ、弱電離プラズマ |
| 対比カテゴリー |
熱（平衡）プラズマ |
| コールドプラズマ |
放電場では軽い電子が印加電界からエネルギーを受け取り、衝突により重い分子にエネルギーが伝達される。この場合、エネルギー保存則と運動量保存則が満たされている。その結果、重い分子の運動エネルギーは殆ど増加せず、電子のエネルギーは分子の内部エネルギーに変換され、分子は電離したり励起することになる（化学的に活性化される）。
ここで、
１）電子と分子の衝突の少ない場合（真空）
２）電子のみを加速しイオンを加速しない選択的な加速を行う場合
３）それでも、生ずるイオンの僅かな加速や電子と分子の衝突によって生ずる分子の僅かな加熱が時間的に累積して分子の運動エネルギーが大きくならないように冷却したり緩和したりすることにより、電子の運動エネルギーは大きいが、イオンや分子のエネルギーは小さい非平衡状態を作り出すことができる。
この状態をコールドプラズマという。
逆に、分子のエネルギーが大きくなり電子の速度と同程度になると、非常に高温状態となり熱（平衡）プラズマとなってしまう。
例えば、コールドプラズマでは電子を数〜十数eVに加速し、分子を電離したり励起したりするがガス温度は殆ど上昇することはない。一方、熱プラズマにおいて電子と分子がともに１ｅＶに加速されると、約１万度という非常に高温となってしまう。
なお、一般的にコールドプラズマ中の電子やイオンの個数はガス分子数に比較して非常に少ない（６桁以上少ない場合が多い）
|
| 大気圧下での生成 |
真空中ではガス分子の密度が小さいため、電子と分子の衝突が少なくコールドプラズマを生成すること自体は比較的容易で広く用いられている（例えば、蛍光灯）。
一方、大気圧下では、電子の選択的な加熱ならびに分子の冷却緩和に工夫が必要である。
大気圧下でコールドプラズマを発生させることができれば、真空装置などが不要となり多くの分野に応用することができる。 |
| 生成方法 |
バリヤ放電法：２つの電極間に誘電体を挟んで交流電圧を印加する
無声放電法
ＳＰＣＰ法（沿面放電法）
パルス放電法：非常に短い高電圧パルスを印加する
ＰＰＣＰ法
高周波放電法：２つの電極間に高周波電圧を印加するとガス種によってはコールドプラズマが発生する
マイクロ波放電法：空洞共振器にマイクロ波を照射するとガス種によってはコールドプラズマが発生する |
| 応用分野 |
大気圧下でのコールドプラズマの応用例
オゾン発生器
プラズマ脱臭器
表面処理機（プラスチックフィルムなどの濡れ性改善、繊維の染色性改善） |
