Plazma; gaz, katı ve sıvı hallerinin yanı sıra birçok farklı yerde de karşımıza çıkan dördüncü halidir. Plazma, yıldızlar gibi yoğun sıcaklık ve basınca sahip ortamlar dahil birçok yerde doğal olarak oluşmaktadır. Bunun dışında plazmanın birçok farklı uygulama alanı vardır.
Plazma Nedir?
Plazma, gazın atomlarının bir kısmının iyonlaşmasıyla oluşan, yüksek sıcaklık ve basınca sahip, elektrik yüklü ve gaz görünümünde olan dördüncü haldir. Plazmanın en önemli özelliği elektronların serbestçe hareket edebilmesidir. Plazma; yıldızlar, şimşekler, nükleer bombalar, neon lambalar, floresan lambalar ve plazma televizyonları gibi birçok farklı yerde doğal olarak oluşmaktadır. Plazma dendiğinde en çok akla gelen örnekler ise; yıldızlar ve güneştir. Güneşte hidrojen ve helyum gibi gazların bir araya gelmesiyle meydana gelen plazma bulunmaktadır. Bunun dışında dünya yüzeyinde de yoğun sıcaklık ve basınç altında plazma oluşmaktadır. Ancak bu plazmalar kısa ömürlü olmaktadır.
Plazma Türleri Nelerdir?
Plazmalar kendi aralarında farklı kategorilere ayrılmaktadır. Genel olarak plazmalar;
- İyonizasyon oranına göre
- Basınca göre
- Ve sıcaklığa göre olmak üzere üç gruba ayrılmaktadır.
İyonizasyon Oranına Göre Plazmalar
İyonizasyon oranı, ortamda bulunan gazların ne kadar iyonize olduğunu ifade eder. Bu oran; plazmanın özelliklerini de doğrudan etkilemektedir. İyonizasyon oranına göre plazmalar şöyle sınıflandırılır:
- Az iyonize plazmalar
- Orta iyonize plazmalar
- Sıklıkla iyonize plazmalar
- Tamamen iyonize plazmalar
1. Az İyonize Plazmalar
Az iyonize plazmalarda atomların yaklaşık %1’inin elektronu kopmuş durumdadır. Elektronların enerjileri düşük olduğu için bu tür plazmalar oldukça soğuk olabilmektedir.
2. Orta İyonize Plazmalar
Orta iyonize plazmalarda atomların yaklaşık %10’u iyonlaşmıştır. Bu tür plazmalarda yüksek enerji vardır ve sıcaklık da oldukça yüksektir.
3. Sıklıkla İyonize Plazmalar
Sıklıkla iyonize plazmalarda, atomların yaklaşık %50-70’i iyonlaşmış durumdadır. Bu tür plazmalar çok yüksek enerjiye sahiptir ve sıcaklıkları çok yüksektir.
4. Tamamen İyonize Plazmalar
Tamamen iyonize plazmalarda atomların %99’u iyonlaşmış durumdadır. Bu tür plazmalar en yüksek enerjiye sahip olanlardır.
Basınca Göre Plazmalar
Basınca göre plazmalar şöyle sınıflandırılır:
- Düşük basınçlı plazmalar
- Yüksek basınçlı plazmalar
1. Düşük Basınçlı Plazmalar
Düşük basınçlı plazmalarda basınç genellikle atmosfer basıncının altında olmaktadır. Düşük basınçlı plazmalar; doğal olarak şimşeklerde, yıldızlarda, nükleer bombalarda ve yıldırım çarpmaları sonucunda oluşmaktadır.
2. Yüksek Basınçlı Plazmalar
Yüksek basınçlı plazmalarda basınç atmosfer basıncının üzerindedir. Yüksek basınçlı plazmalarda sıcaklık da oldukça yüksektir. Yüksek basınçlı plazmalar; gaz détonasyonları ve yüksek enerjili elektrik arkları gibi yerlerde oluşmaktadır.
Sıcaklığa Göre Plazmalar
Sıcaklığa göre plazmalar şöyle sınıflandırılır:
- Sıcak plazmalar
- Soğuk plazmalar
- Alevli plazmalar
- Karbürizasyonel ve karbonlu plazmalar
- Termal ve non-termal plazmalar
- Kıvılcım arkı ve korona arkı gibi özel uygulamalara ait plazmalar
1. Sıcak Plazmalar
Sıcak plazmalarda; elektronların enerjisi ile atomların kinetik enerjisi aynı seviyededir. Yani birbirini dengelemektedir. Bu tür plazmalarda sıcaklık genel olarak yüksektir.
2. Soğuk Plazmalar
Soğuk plazmalarda; elektronların enerjisi ile atomların kinetik enerjisi aynı seviyede değildir. Yani birbirini dengelememektedir. Elektronların enerjisi daha yüksek olduğu için atomların kinetik enerjisi düşük kalır. Dolayısıyla soğuk plazmalarda genel olarak sıcaklık düşüktür.
3. Alevli Plazmalar
Alevli plazmalarda; atomlar arası etkileşimler çok yüksektir. Ancak elektronlar arasında etkileşim düşük olmaktadır.
4. Karbürizasyonel ve Karbonlu Plazmalar
Karbürizasyonel ve karbonlu plazmalarda ortamda karbon atomları bulunmaktadır.
5. Termal ve Non-Termal Plazmalar
- A) Termal Plazmalar
Termal plazmalarda; elektronların kinetik enerjisi ve atomların kinetik enerjisi birbirine eşittir. Yani her iki enerji de birbirini dengelemektedir.
- B) Non-Termal Plazmalar
Non-termal plazmalarda; elektronların kinetik enerjisi ile atomların kinetik enerjisi birbirine eşit değildir. Dolayısıyla birbirini dengelemezler.
- C) Kıvılcım Arkı ve Korona Arkı Plazmaları
Kıvılcım arkı ve korona arkı; elektrik akımının bir gazdan geçerken oluşturduğu elektriksel boşluklardır.
Plasma Oluşumu Nasıl Olur?
Plasmanın oluşabilmesi için ortamda elektrik yüklerinin serbestçe hareket edebilmesi gerekmektedir. Bu durumun meydana gelebilmesi için genellikle yüksek sıcaklık ve düşük yoğunluk şartlarının sağlanması gerekir.
- Işık Enerjisi Etkisiyle Plasma Oluşumu
Işık enerjisinin büyük çoğunluğu düşük yoğunluklu gazlarla etkileşimde bulunurken, düşük yoğunluklu gazlar üzerinde çok az etki bırakır. Ancak gaz yoğunluğu belli bir seviyeye geldiğinde, ışık enerjisi çok daha fazla etki göstermeye başlar. Bu durumda gazdan geçen ışık enerjisi, atomlardan elektron kopararak iyonlaşmaya sebep olur ve dolayısıyla plasma oluşur.
- Sıcaklık Etkisiyle Plasma Oluşumu
Sıcaklığın artmasıyla gaz molekülleri daha hızlı hareket ederler. Gaz moleküllerinin bu hareketleri sonucunda atomlardan elektron koparılması kolaylaşır ve dolayısıyla plasma oluşur.
- Baskı Uygulanarak Plasma Oluşumu
Baskının artırılmasıyla ortamda iyonlaşma gerçekleşir. Bu durumda da ortamdaki elektronlar serbest hale gelir ve plasma oluşur.
Plasma Nerelerde Kullanılır?
Plasma, birçok farklı alanda kullanım amaçlı olarak kullanılmaktadır:
- Biyomoleküler analizlerde
- Biyomoleküler etkileşimlerin belirlenmesinde
- Biyomoleküler işaretleme sistemlerinde
- Biyomoleküler bozunmanın belirlenmesinde
- Moleküler görüntülemede
- Moleküler yüzey modifikasyonlarında
- Mikroskobik yüzey modifikasyonlarında
- Deri enfeksiyonlarının tedavisinde
- Deri yaralarının iyileştirilmesinde
- Deri kanserlerinin tedavisinde
- Deri estetiğinde
- Diş hekimliği uygulamalarında
- Araç kaplamalarında
- Araç farlarının aydınlatılmasında
- Paketleme uygulamalarında
- Pil kaplamalarında
- Kablo kaplamalarında
- Pantolon fermuarlarında
- Saat camlarında
- Madenlerde
- Maden suyu sektöründe
- Kromatografi uygulamalarında
- Aldatma önleyici bandrol uygulamalarında
- Sterilizasyon uygulamalarında
- Kedilerde idrar yolu enfeksiyonlarının tedavisinde
- Köpeklerde kist hidatik enfeksiyonunun tedavisinde
- Aylık pedlerin sterilizasyonunda
- Sıfır km araçlarda koltuk temizliği uygulamasında
- Ozonlu su üretiminde