Beter begrip van het gedrag van elektronen in plasma’s

Een plasma is een geïoniseerd gas dat gedeeltelijk uit geladen deeltjes bestaat. Hoewel plasma’s veel voorkomen in de zon, komen ze ook op aarde van nature voor, in de vorm van bliksem en het noorderlicht. Bovendien kunnen plasma’s in het laboratorium worden gecreëerd en worden ze meestal gebruikt voor toepassingen in lithografie, luchtzuivering, voortstuwing van ruimtevaartuigen en contaminatiecontrole.

Veel plasma’s worden geproduceerd door het toepassen van sterke elektrische velden op een gas of het verwarmen van een gas tot zeer hoge temperaturen. Het is niet verwonderlijk dat het resultaat van deze laatste aanpak een plasmatoestand is van hoge energie en hoge temperatuur. Er zijn echter veel voordelen verbonden aan het gebruik van plasma’s met een lage temperatuur, vooral als het gaat om het werken met temperatuurgevoelige polymeren zonder de materialen aan te tasten. Voor zijn onderzoek ontwikkelde Platier een plasma-gebaseerde methode op lage temperatuur en onder atmosferische druk, voor de productie van belichtingsdiffusors.

Het streven naar de ideale verlichtingsdiffusor

"Om de ideale verlichtingsdiffusor te produceren, is het noodzakelijk om vrije elektronen in het plasma te monitoren en te controleren, omdat ze de eigenschappen en het gedrag van plasma sterk beïnvloeden," zegt Platier. Al meer dan 70 jaar is Microwave Cavity Resonance Spectroscopy (MCRS) de methode bij uitstek om vrije elektronen in plasma’s onder lage druk te onderzoeken. In MCRS worden veranderingen in het resonantiegedrag van een elektromagnetische staande golf in een door geleidende wanden ingesloten holte bepaald door het gedrag van vrije elektronen in het plasma. "Het nadeel van MCRS is dat het tot nu toe alleen geschikt is voor plasma’s onder lage druk. Daarom heb ik voor mijn onderzoek de techniek voor plasma’s onder atmosferische druk verder ontwikkeld."

Het updaten van MCRS voor atmosferische druk

Om de herzieningen van de techniek te valideren, heeft Platier verschillende plasmaconfiguraties getest. Eerst heeft hij gekeken naar extreem ultraviolet (EUV) foto-geïnduceerde plasma’s, die belangrijk zijn voor de halfgeleiderindustrie. Het testen gaf inzichten in het vrije elektronengedrag en fungeerde als een natuurlijke overgang naar het bestuderen van plasma’s onder atmosferische druk. Vervolgens implementeerde Platier het bijgewerkte instrument om plasma’s onder atmosferische druk te bestuderen. Hij bestudeerde met name de elektronendichtheid en de botsingsfrequentie van elektronen die worden gegenereerd door radiofrequente velden en hoogspanningspulsen. Deze experimenten toonden aan dat deze plasma’s akoestische golven produceren die kunnen worden toegepast op wondgenezingsbehandelingen in een klinische omgeving.