MATIÈRE (physique)Plasmas

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Plasmas froids et applications industrielles

La dénomination « plasmas froids » recouvre en fait les gaz partiellement ionisés, dont la température reste modérée, atteignant 104 à 105 K, bien en deçà de la température des plasmas chauds. Dans ces plasmas, les collisions élastiques ou inélastiques des électrons et des ions avec les particules neutres (atomes et molécules) sont fréquentes et dominent certains aspects du plasma. En général, le plasma est créé par décharge dans un gaz entre la cathode, chargée négativement, et l'anode, chargée positivement. Un gaz partiellement ionisé peut également être créé par interaction d'un faisceau laser d'intensité modérée avec une cible solide.

Depuis les lampes à arc au carbone de la fin du xixe siècle et les lampes à décharges luminescentes, les applications industrielles des plasmas froids se sont considérablement diversifiées, et cette diversité est due à la variété des configurations géométriques, des paramètres physiques (densité, température, fréquence et intensité des potentiels électriques appliqués) et de la nature du gaz ambiant (inerte ou réactif) ou des parois solides constituant les électrodes ou se trouvant en contact avec le plasma.

On réserve le nom de plasmas thermiques aux plasmas relativement denses, en équilibre thermodynamique (au moins localement), et produits par des décharges du type arcs électriques ou de type radiofréquence, ou par des torches à couplage inductif. Ces plasmas sont essentiellement présents ou utilisés dans les appareils de coupure électrique (interrupteur à plasma en électronique de puissance), dans le traitement métallurgique, le traitement thermique, la soudure, ou le traitement des déchets ou des polluants.

Les plasmas froids à basse pression sont, au contraire des plasmas thermiques, hors équilibre thermodynamique. Les températures des diverses populations sont différentes les unes des autres (en particulier Te > Ti à cause du faible taux d’échange d’énergie des électrons), et on peut également distinguer les températures vibrationnelles et rotationnelles associées aux degrés de vi [...]


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Irving Langmuir et E. D. MacArthur

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  • : docteur d'État, directeur de recherche au C.N.R.S.

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Pour citer l’article

Patrick MORA, « MATIÈRE (physique) - Plasmas », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 25 novembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-plasmas/