Was ist Plasma? Diese Frage begegnet uns häufig im Gespräch mit potenziellen Kunden, die bisher noch keine TIGRES Anlage zur Plasmavorbehandlung von Oberflächen nutzen.
Grundsätzlich handelt es sich bei einem Plasma um einen Aggregatzustand einer beliebigen Materie. Der Aggregatzustand einer Materie unterscheidet sich letztendlich nur durch deren aktuelle Energieintensität bzw. der Schwingungsintensität der Moleküle dieser Materie.
Es wird in vier Aggregatzustände unterschieden, wobei die ersten drei: fest, flüssig und gasförmig aus der Umwelt gut bekannt sind. Der sogenannte vierte Aggregatzustand ist Plasma und wird hier im Folgenden erklärt.
Als einfaches Beispiel wählen wir hier als Materie das Wasser, da uns drei der vier Aggregatzustände bereits aus dem Alltag vertraut sind.
Ist eine Materie sehr kalt, dann schwingen deren Moleküle entweder gar nicht oder nur sehr langsam. In diesem Zustand ist die Materie fest.
In unserer Beispielmaterie ist kaltes Wasser unterhalb von 0°C fest. Die Wassermoleküle befinden sich in einer festen Gitterstruktur.
Man nennt das Wasser in diesem Zustand Eis.
Wird dem Eis Energie zugefügt, z.B. in Form von Wärme, fangen die Eismoleküle nun an zu schwingen und können sich ab einem gewissen Energieeintrag nicht mehr in ihrer Gitterstruktur halten.
Die Moleküle bewegen sich zwar recht dicht beieinander aber trotzdem frei im Raum. Somit hat sich die Materie vom Aggregatzustand fest in den Aggregatzustand flüssig verändert.
Aus festem Eis wurde durch zusätzliche Energie flüssiges Wasser.
Führt man dem flüssigen Wasser nun immer weiter Energie zu, z.B. Wärme, schwingen die Moleküle des Wassers immer schneller. Die führt dazu, dass sie immer mehr auf Abstand zueinander gehen müssen um stärker schwingen zu können.
Oberhalb von 100°C benötigen die Moleküle nun so viel Platz, dass sie einen neuen Aggregatzustand einnehmen.
Aus flüssigem Wasser wird gasförmiger Wasserdampf.
Wird nun den Molekülen des gasförmigen Wasserdampfs noch weitere Energie hinzugefügt, z.B. in Form von Wärme oder Elektrizität (in der Natur z.B. in Form von Gewitterblitzen), ionisieren die Moleküle des Wasserdampfs. Das bedeutet, dass sich durch die zusätzliche Energie ein Großteil der im Gaszustand frei schwingenden Moleküle in Ionen und freie Elektronen aufteilen. Zusätzlich bleiben hoch angeregte Spezies wie Fragmentmoleküle, denen Ionen oder Elektronen fehlen, übrig.
Es handelt sich um ein hochenergetisches Gas mit vielen unterschiedlich geladenen Teilchen.
Aus gasförmigem Wasserdampf ist ein hochenergetischer Zustand geworden der Plasma genannt wird.
Dieses Beispiel zeigt auch, dass die Aggregatzustände reversibel sind. Entzieht man nun wieder Energie, geht es zurück in die andere Richtung.
Entfernt man das Plasma (4. Aggregatzustand) von der Energiequelle, finden die hochenergetischen freien Ladungen im Plasma wieder ihren Gegenpol und nach kurzer Zeit ist das Plasma zurück in den gasförmigen Zustand gefallen (3. Aggregatzustand).
Entzieht man dem Gas nun weiter Energie wird es flüssig (2. Aggregatzustand).
Entzieht man der Flüssigkeit weiter Energie wird sie fest (1. Aggregatzustand).
