Tecnologie plasma per applicazioni energetiche, ambientali e biomedicali

INTERAZIONE CON ATOMI

Una particella A cede energia ad una particella B.

ELETTONI → ENERGIA CINETICA

SALTO ENERGETICO O ECCITAZIONE

IONIZZAZIONE

L’energia ceduta deve essere maggiore del potenziale.

ALTERED ELECTRONIC STATE

INTERAZIONE CON MOLECOLE

Le molecole hanno molti più canali energetici.

Due atomi/puntatori si avvicinano e si allontanano.

ENERGIA CINETICA (traslazione)

VIBRAZIONE MOLECOLARE

ENERGIA ROTAZIONALE

1. ENERGIA CINETICA (traslazione)
2. VIBRAZIONE MOLECOLARE
3. ENERGIA ROTAZIONALE
4. ECCITAZIONE ELETTRONICA
5. IONIZZAZIONE
6. DISSOCIAZIONE

DIAGRAMMA DEL POT.DI NIONESE

La ionizzazione di un determinato plasma dipende da:

1. Probabilità che avvenga una determinata reazione (cross section).
2. Bassa numero di particelle disponibili (distribuzione statistica o densità).

NB1: Cross-section rappresenta la probabilità che l'interazione di una particella avvenga...

NB2: La probabilità che la traiettoria di due particelle si intersechino determina la cross section.

NB3: Il risultato che dalla collisione partielle interagenti, in sostanza funziona dell'energia delle particelle incidenti.

NB4: Azioni collisioni periodo di particella incident determina.

Tecnologie plasma per applicazioni energetiche e biomediali

Plasma → gas ionizzato nel quale vi sono ioni ed elettroni.

Requisiti per un plasma:

• Gas ionizzato
• Elettricamente conduttivo
• Globalmente quasi neutro

Temperatura in un gas → temperatura traslazionale, direttamente proporzionale alla energia cinetica traslazionale media.

Meccanismo di formazione di un plasma:

Gli elettroni sono i primi ad accumulare energia e vengono accelerati; creano campo elettrico collidendo con le altre componenti.

Tipi di plasma

• Plasmi termici di equilibrio

Gli elettroni ed le particelle pesanti hanno circa la stessa temperatura.

T_e ≈ T_i

• Plasmi non termici di non equilibrio

Attivato da non equilibrium; comunque possono avvenire rad di non equilibrio

T_e > T_i, ^{T_vib ~ T_rot ~ T_i, N_O}

Cammino libero medio → l'intervallo spaziale dove gli elettroni non hanno collisioni.

Come agiscono gli elettroni per formare i due tipi di plasma?

• Plasma termico

Gli elettroni accumulano sufficiente energia per ionizzare le particelle neutre e riflettono sul campo per cedilaizzare l'energia interna.

• Plasma non termico

Collidono sparendo tutta su loro energia per ionizzare le particelle; solo campo elettrico riesce a fornire l'innesco.

Più forte è il campo, più energia avranno gli elettroni per quindi saldare comunque certe particelle sono maggioni.

ΔT_{e, Rel} α (E / ρ)^1/2

u_B → Campo magnetico radiale

Plasmi tecnologici, usati sostituire l'energia immagazzinata ma non si determinano con un tipo di reazione del plasma a seconda del tipo di reazione del termico.

Lo probabilita di conseguire questo specifico processo.

Lo numero di particelle con il coefficiente giusto.

Definizione di plasma secondo Irving Langmuir

Tutta sezione vicino ogni elettroni dove vi sono bene contenute ionizzare, elettroni, de gas ionizzato; contiene ioni ed elettroni in un numero in modo da conciò risultante simile;

Uscire da quelle l'uso del plasma con queste considerazioni area per descrivere una regione ovvieta

Come i processi influenzano un plasma

Meccanismo di breakdown (innescato dal plasma).

Townsend Breakdown

Seed electrons = elettroni primari.

Velocità di deriva V_d degli elettroni.

d exp(αd) - 1

Emissione Elettronica Secondaria

Perciò alla fine del processo mi ritroverei con exp(αd) - 1 ioni

Successivamente il catodo darà emissione elettronica secondaria, il catodo rilascerà quindi altri elettroni, quante ne emette?

• ^{γ = coefficiente di emissione elettronica secondaria ed η dipende dalla sua work function di Townsend.}
• γ(exp(αd) - 1)

Corrente

I catt/ I_cath(exp(αd) - 1)

I_anode = I_cath exp(αd)/1 - γ[exp(αd) - 1]

L'auto sostentamento è quando non ho più bisogno di elettroni primari ma bastano solo quelli secondari. Voglio medium trapper smettere, generano un nuovo elettrone.

Condizione di Sostenibilità

γ(exp(αd) - 1) ≥ 1

Townsend Breakdown

Plasma Formation

γ[exp(αd) - 1] = 1

PLASMA JET

DEFINIZIONE: una sorgente dove il plasma viene emesso nell'ambiente circostante formando una piuma di plasma.

PLASMA GUN

• Regione di ionizzazione.
• Regione di espulsione.

Autovoltaggio dovuto a candela dielettrica.

PLASMI DI NON EQUILIBRIO A BASSA PRESSIONE

Pressione bassa in campo elettrico ed intensità

a media intensità (ma abbastanza meno) e il gap può essere molto più grande.

La scarica Townsend è molto più facilitata.

THERMAL PLASMA

Plasma gun è un caso particolare di plasma jet.

Lezione 1

• Decontaminazione biologica
• Trattamento delle acque
• Ozonizzazione
• Ossidazione

Caratteristiche generali

Oz può essere formato exposure di raggi UV e electrical discharge ed è un potente oxidante. Produce tracciaz o inquinante concentrate.

Ripasso di chimica

pH

H₂O + H₂O ↔ H₃O⁺ + OH^-

[H₃O⁺][OH^-] = 1.0 x 10^-14 M

pH = -log₁₀[H₃O⁺]

• Acido
• Neutro
• Base

Ion H₃O⁺ potenzial contiente acido

Ion OH^- potenziale contiente basico

Conducibilità

Δ[λS/cm] = (-3(49.82[Cl^-]) + 49.5[OH^-]) + _const + Δ₀

Tasso di reazione

1. velocità della quale i reag sono

r = k(T)[A]^^m[B]^ⁿ

K = costante cinetica

Acido Dissociazione Costante

HA ↔ A^- + H⁺, k_a = [A^-][H⁺] / [HA]

pK_a = -log₁₀(k_a)

Se pH < pK_a il sistema è acido, vi sono reazioni.

(Meta stabilità con sistema acid/base stabilità)

Il pH e la miscela forma ha m sopra è in forma dissociare

k_a misura il grado di dissociazione di

C'è interesse solo se zona di Bulk Liquidi dove ho le specie reattive che però questi sono stabili giasmire mente nelle zone soprasaturna.

Soluzioni in acqua

H₂O ± e^- ± ·OH^•

(se non ci interessa H⁺) però mi da queste, non ci può scindere la molecola dell'acqua.

Specie di partenza Specie primarie Specie secondarie H₂O, O₂, N₂ O¹ H·, H⁰, N°, N°,⁰ H₂O₂, NO_x, O₃, HNO₂, HNO₃ O, HDOH, io^•in^•

Pontando da os scambio in aria (modica specie reattive specie di radones) che sono di solito le specie eppure mi interessano spor H₂O, NO₂, NO₃ e altre intarguin. Questi gas sono H₂O₂ all'inizio HO₂ faccavo poi interagire questi gas con il liquido.

Perciò in aula con genere infueno le molessole, le moliz che psarsi altri nel liquido la specie reattive.

Le reazioni chimiche inalidile in salita ocugos da scaema detto in un il liquido o un gas in ailento condito con il liquida. Sono in temere injna di a categoria primaria.

01. Reazioni acido-base Se produso in acid e lo clifforata nel liquido esso e in qui acido base ci prossimo celebrar ion H⁺ ottenemo quindi una senziona o acida o alcura.

02. Reazioni di ossidazione Si riescono o forturde materiale isalogogico e non, fenolo la donnero esera de un battiamo medio

03. Reazioni foto-chimiche Altrmpo ingur UV causano la molursione di specie seconde indine ad assumerre al'ossadora.

04. Reazioni di radiolysis Sono renoru chimico fisiche (Non ne parliamo)

En particolare:

Acidificazione: Tutte le reazioni con pK_a bassi sono reazioni in equilibrium acido base che producono molecole le quali pentovare in contavolo con il liquido elaborano ion H⁺ e quindi acavile i grapi da.

Se cambio del pH a principalemete obluito dal--z dre una scerione Secarbeitre tracione passinver HNO₂ e airi mitter HNO₃

Osservazione radicali OH^• produce forta ordanale massure mo ambiante liquidsi gali reazioni con una miscela ce etrosoneressa sono in dellae od OOnodootttidere di cielle resistono, il tracqdo de rocina responsa cuettimro o accilla...

Osservazione: Potenziale di idrogeno

In reasermentre alle idrono domsiai tintal acci... in pallonge produi en però acidico inindide nel EVO nel don't emese uno prodotti ad un'entrore folo rendondo simbico nei miei hiunim listum curi non si pima ionolo in presensa di dios nded roccina

Osservazione piani sinitita lago striminiti di