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プラズマ



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プラズマ
プラズマ

個体や液体、気体に次ぐ物質の第4の状態。
気体に高い電圧をかけ、 分子が電子やイオンなどにバラバラに分かれている状態をさす。


温度が上昇すると,物質は固体から液体に,液体から気体にと状態が変化します。

気体の温度が上昇すると気体の分子は解離して原子になり、さらに温度が上昇すると原子核のまわりを回っていた電子が原子から離れて、正イオンと電子に分かれます。
この現象は電離とよばれています。


そして電離によって生じた荷電粒子を含む気体をプラズマとよびます

プラズマは分子や原子がイオン電子に分離したガス。


浮遊物が少ない宇宙空間ではこの状態が安定的に保たれる。

しかし、たくさんの分子が存在する大気中ではプラズマを当てると、気体分子中にある電子が高いエネルギー状態になった『準安定状態』と、結合の手が余った状態の『ラジカル』が発生する

大気圧下のプラズマは、電子イオン以外に準安定状態とラジカルで構成される。
イオン電子
準安定状態は液中に入るとすぐに消滅するが、ラジカルは比較的安定で液中のイオンに結合したりエネルギーを与えたりする

このラジカルを歯科医療に役立てようとしている。

プラズマは化学反応を起こしやすく、光を放つ性質を持つ。

プラズマの温度はどれだけ気体がバラバラになっているかで決まる。

を1万度にするとプラズマになる。

水は100℃で水蒸気に。
プラズマを当てると原子に分解される


プラズマとは、原子や分子から、電子が離れて、イオン電子が、混在した状態をさします。


実用的なプラズマの中には、イオン電子以外に、中性ではあるが電子が励起軌道に移動した原子分子(励起種:ラジカル)や、基底状態のままのガス分子も含まれています。


大気中で発生装置
  • 2003年、原子核と電子が分離した状態であるプラズマは、水素・窒素などのガス同士を衝突させて発生させている。
  • 真空状態ではガスの密度が低いため衝突時のエネルギーが高く、プラズマも発生しやすかった。
  • 大気中ではガスの密度が高くなり衝突時のエネルギーも小さくなるが、半導体製造用はプラズマ電源の最大手、アドテッックプラズマテクノロジー(広島県福山市)が通常の大気中でプラズマを発生させる装置の開発を目指す


イオン温度・・・1億度
  • 2004年、核融合科学研究所は大型ヘリカル(螺旋)装置を使い、核融合に必要なプラズマ状態でのイオン温度を1億1300℃に高めることに成功した。核融合発電の実現にはイオン電子の双方の温度を1億度以上にする必要がある。電子の温度はまだ5200万℃だが、イオンの温度を高められたことで核融合実現に一歩近づいた。
     
  • プラズマは水素などのイオン電子が数千万度の高温下で分離して飛び回る状態

携帯で
  • 大阪大学の北野勝久助教授と浜口智志教授らは、携帯できる超小型プラズマ発生装置を開発。
  • 乾電池と高電圧発生装置、ガラス管などの部品を小型ケース(3cm×3cm×10cm)に格納した。
  • プラズマの原料となるヘリウムの小型ボンベとつなぐ。
  • ガラス管の中にヘリウムガスを流し、9ボルトの乾電池を電源にしてガス中で放電を起こしプラズマを作り出す。直径2mm長さ2cmのプラズマをガラス管の口から放出。
    室温で殺菌力の強いプラズマが得られるので医療現場で利用できる

プラズマクラスターイオンデバイス
  • 原子から電子を離すことでイオン電子が飛び交うプラズマ状態にする装置が、PCIデバイス。イオンはクラスター(ブドウの房)のように水分子に囲まれて漂い、雑菌のタンパク質を破壊する。シャープが得意。

  • PCIデバイスは人に感染する危険性のある鳥インフルエンザウイルス(H5N1)を10分間に99.9%分解できる
 低温プラズマ

気体の一部がわずかに気体のい一部がわずかに分かれているだけ。

(イチゴ)
低温プラズマをイチゴに照射すると、通常の方法で育てたイチゴより抗酸化成分「アントシアニン」が約25%多く、収穫量も約20%増えた。


(止血)
ブタの内蔵の傷口に低温プラズマを約30秒当てると血が止まり、治りが早まった。

(沖野晃俊・東京工業大学准教授の成果)













    
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