A densidade da matéria do plasma pode variar muito, dependendo do método de geração do plasma e das condições em que é criado. O plasma pode ser caracterizado pelo seu grau de ionização, que varia de fracamente ionizado (como nos plasmas capacitivos) a totalmente ionizado. A densidade do plasma é normalmente medida em partículas por centímetro cúbico (cm^-3).
Resumo da resposta:
A densidade da matéria plasmática é altamente variável, indo de baixas densidades em plasmas capacitivos a altas densidades alcançadas através de métodos como descargas indutivas, ressonância de ciclotrões de electrões e antenas de ondas helicon. A densidade do plasma é influenciada pela energia e pelo método de ionização.
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Explicação pormenorizada:Plasmas de baixa densidade:
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Os plasmas capacitivos, frequentemente utilizados em processos como a deposição de vapor químico melhorada por plasma (PECVD), são tipicamente fracamente ionizados. Nestes plasmas, a ionização é limitada, levando a densidades mais baixas. Os precursores nestes plasmas não são altamente dissociados, o que resulta em taxas de deposição mais baixas e densidades de plasma globalmente mais baixas.Plasmas de alta densidade:
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Por outro lado, os plasmas de alta densidade podem ser gerados utilizando descargas indutivas, em que um sinal de alta frequência induz um campo elétrico no interior da descarga, acelerando os electrões em todo o plasma e não apenas na borda da bainha. Este método pode atingir densidades de plasma muito mais elevadas, que são essenciais para processos que requerem taxas de deposição elevadas ou níveis elevados de dissociação de precursores.Outras técnicas para plasmas de alta densidade:
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Os reactores de ressonância de ciclotrões electrónicos e as antenas de ondas helicon são outras técnicas utilizadas para criar descargas de alta densidade. Estes métodos envolvem a utilização de potências de excitação elevadas, frequentemente 10 kW ou mais, para gerar e manter o plasma a altas densidades.Descarga DC em ambientes ricos em electrões:
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Outro método para obter plasmas de alta densidade é através de uma descarga de corrente contínua num ambiente rico em electrões, normalmente obtida por emissão termiónica a partir de filamentos aquecidos. Este método resulta num plasma de alta densidade e baixa energia, que é útil para a deposição epitaxial a altas taxas em reactores de deposição química de vapor enriquecida com plasma de baixa energia (LEPECVD).Densidade do plasma frio:
O plasma frio, ou plasma de não-equilíbrio, é caracterizado por ter electrões a temperaturas muito elevadas (mais de 10.000K) enquanto os átomos neutros permanecem à temperatura ambiente. A densidade dos electrões no plasma frio é geralmente baixa em comparação com a densidade dos átomos neutros. Os plasmas frios são normalmente produzidos através da aplicação de energia eléctrica a gases inertes à temperatura ambiente e à pressão atmosférica, o que os torna acessíveis e económicos para várias aplicações.
Em conclusão, a densidade da matéria do plasma é um parâmetro crítico que depende do método de geração do plasma e das condições do ambiente do plasma. Os plasmas de alta densidade são essenciais para muitas aplicações industriais e científicas, e são utilizadas várias técnicas para atingir as densidades de plasma desejadas.
