El plasma es una nube ionizada gaseosa compuesta de electrones libres, iones positivos, átomos y moléculas neutras. Debido a sus propiedades únicas algunos se han referido a él como el "cuarto estado de la materia". El plasma se genera siempre suficiente energía es impartida a un gas para causar algo de él para ionizar.
Si un gas se calienta por encima de 5.000 ° C (9.032 ° F) enlaces químicos se rompen y los átomos que sufren violentos movimientos al azar. Esto da lugar a colisiones atómicas que causan algunos electrones que se desprendan de sus núcleos. Los electrones son los constituyentes de los átomos con carga negativa, de modo que después de haber perdido un electrón del núcleo más pesado, con los electrones restantes, se cargan positivamente. Cuando un gas sufre este trastorno que se dice que es ionizado y la nube se ha convertido se identifica como plasma. Su comportamiento implica interacciones complejas entre las fuerzas electromagnéticas y mecánicas. Plasma está presente en cualquier descarga eléctrica incluso uno como en un arco ordinario o en un tubo de vacío. Es plasma frío que excita los fósforos dentro de un tubo fluorescente.
Los plasmas se han conocido durante un tiempo considerable. En la tecnología comercial que se consideran como corrientes calientes de partículas que alcanzan temperaturas superior a 10.000 ° C (18 032 ° F). Hoy en día las pistolas de pulverización de plasma es suficientemente fuerte para producir temperaturas de 5.000 ° C (9.032 ° F) a 16.000 ° C (28 832 ° F) durante períodos prolongados. Estas armas son referidos como "generadores de arco de plasma no trasladado". El generador es esencialmente un arco eléctrico de trabajo en un espacio reducido. Dos electrodos, frontales (ánodo) y trasero (cátodo), están contenidos en una cámara, como es el arco a través del cual el efluente (el gas de funcionamiento) pasa, un concepto desarrollado por H. Gerdien (2) de Alemania en the1920s. Sin embargo, en ese momento, se produjo poco interés, ya que no había necesidad aparente de esas altas temperaturas. El advenimiento de la era espacial cambiado esto y sistemas funcionales se introdujo comercialmente en 1950.
Generadores de plasma trabajar en el concepto de que si se aplica suficiente tensión a dos electrodos, separados por un pequeño espacio, la diferencia de potencial en ese momento hace que los electrones se extrajo desde el cátodo. Los electrones acelerar y acelerar hacia el ánodo. Si un gas se inserta en el espacio entre los dos electrodos, sus átomos se chocan con los electrones resultantes y los propios, provocando más electrones a desprenderse y viajar hacia el ánodo. Mientras tanto, los núcleos despojados de sus electrones, y carga positiva, se mueven hacia el cátodo. De esta manera, el gas en la brecha se ha ionizado, convirtiéndose eléctricamente conductor - un arco de plasma; sale a través de un orificio en el ánodo como una corriente de plasma, que contienen sólo los electrones y gas ionizado se forma (7). Mientras tanto, la corriente de emisión de plasma, alcanzando temperaturas superiores a 9.000 ° C (16 232 ° F), comienza a enfriarse y el gas ionizado una vez que comienza a recombinarse.
Pistolas de plasma más comerciales son fundamentalmente de diseño simple, que consiste en una cámara y la boquilla frontal (ánodo) en el que hay un orificio. La cámara y la boquilla están refrigerados por agua. En la parte trasera de la cámara es tro electrodo, también refrigerada por agua. Este electrodo trasero es no consumible y está hecha de tungsteno toriado (véase el gráfico anterior). Un puerto, en algún lugar dentro de la cámara, permite que el gas de plasma de alta presión formando, o gases, para entrar. Una chispa de alta frecuencia inicia la operación y se interrumpe la ignición. Cabe señalar que el gas a alta presión se enfría la capa exterior del arco de plasma para que el calor extremo se mantiene lejos de orificio de la tobera.
Típica de plasma formando gases incluyen argón, nitrógeno, hidrógeno y helio. Se pueden usar solos o en combinación: a saber, de argón-hidrógeno, argón y helio, nitrógeno-hidrógeno, etc argón y el nitrógeno son generalmente utilizados como gases de plasma primarios y el hidrógeno se ve favorecida como un secundario, ya que ayuda en la producción de un "caliente "plasma. El nitrógeno es menos caro que el argón es así, sobre la base de la economía, es más extendido que el argón. Helio tiende a expandir el plasma y cuando se usa en combinación con argón produce un "plasma de alta velocidad" que sale de la boquilla a aproximadamente 488 m / s (1.600 pies / seg). Argón / hidrógeno y de nitrógeno / hidrógeno velocidades de salida han sido medidos a aproximadamente 366 m / s (1.200 pies / seg). Como la mayoría de las pistolas de plasma están diseñados para rociar polvos, el polvo se introduce a través de un puerto externo en el orificio de la boquilla. Hardware también está disponible para la inyección de polvo internamente aguas arriba en el orificio de la tobera. El gas de formación primaryplasma se utiliza generalmente como un vehículo para transportar el polvo a la corriente de plasma.
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