پلاسما سرد

 کلد پلاسما (  پلاسمای سرد) چیست؟

› در نتیجه‌ی اعمال اختلاف‌پتانسیل بالا به جریان گاز بی‌اثر مانند هلیوم تشکیل می‌شود . از آنجایی که دمای پلاسمای-سرد در حدود دمای اتاق است (۲۵-۳۵ درجه ) و نسبت به  سایر انواع پلاسما، افزایش دمایی ندارد به آن پلاسمای سرد گفته می‌شود. جریان گاز یونیزه شده در این نوع پلاسما حاوی یون‌های با بارمثبت ومنفی بسیاری می‌باشد که تاکنون کاربردهای پزشکی مختلفی داشته است.

» کاربرد های پلاسمای سرد به همراه روغن ازوندار و ژل ازوندار ( کاربرد پلاسمای سرد)

› ترمیم زخم
› انعقاد خون
› از بین بردن جوش‏ های فعال
› افزایش نفوذپذیـری پوسـت
› از بین بردن قارچ‌های پوستی
› از بین بردن سلول‌های سرطانی

» مراقبت‏های بعد از استفاده از دستگاه

› تا ۴ ساعت بعد از درمان، شست‏ وشوی ناحیه مورد نظر ممنوع است.
› بلافاصله پس از درمان از کرم ضد آفتاب استفاده کنید و در معرض نور مستقیم آفتاب قرار نگیرید.

» موارد منع مصرف

› داشتن حساسیت غیرعادی به سرما

پلاسماکلد  سه حالت  اول ماده عبارت است از جامد ، مایع و گاز که ماده از یک حالت  به حالت بعد با اضافه کردن انرژی  (اغلب به صورت گرما)  تبدیل میشود . به  عنوان مثال ، حالت “جامد” آب یخ است و با افزودن گرما (انرژی) به آب تبدیل و آب با  افزودن  گرمای بیشتری  تبخیر می شود . پلاسما  بعد  از حالت  گاز با  اضافه  کردن انرژی  بیشتر بوجود  می آید. هنگامی که به مولکول های  گاز به  بیش از پتانسیل  یونیزاسیون  خود انرژی داده می شوند ، الکترون ها  قادر  به  فرار از ابر الکترون  می شوند . این  کار به  ایجاد جفت یونهای با بار مثبت و الکترونهای با بار منفی منجر می شود.

 ذرات باردار در یک پلاسما نه تنها با میدان الکترومغناطیسی موضعی برهم‌ کنش  می‌کنند بلکه حرکت این بارها می‌تواند میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی ایجاد  کند . به طور کلی ، پلاسما به وسیله دو عامل، چگالی تعداد الکترون(n) و دما (T) طبقه بندی می شود. . تراکم تعداد الکترون ها به تعداد مولکول هایی که یونیزه شده اند (یک یا چند الکترون را از دست داده اند) نسبت به تعداد گازهای خنثی اشاره دارد. “دمای پلاسما” کمی گیج کننده است و به نظر نمی رسد که آیا پلاسما گرم یا سرد است، بلکه به انرژی (در واحدev )  الکترون های آزاد است. اگر مولکول های گاز خنثی به  مراتب بیشتر از مولکول های  گاز  یونیزه  شده باشد، پلاسما را سرد گویند، اما هنوز هم الکترون های پر انرژی و در نتیجه دمای پلاسمای بسیار بالا است. جالب این است که پلاسما ممکن است درعین حال دارای چندین دماباشد که این حالت باتوجه به اینکه  میزان  برخورد  بین  خود  یونها  یا  خود  الکترونها  از میزان برخوردهای بین یک یون و یک الکترون بیشتراست می‌تواند پیش بیاید.

پلاسما  از نظر  چگالی  دو  دسته اند  پلاسماهایی  که  در خلاء  تولید  میشوند  موسوم به پلاسماهای low pressure و دسته ی دوم پلاسماهایی هستند که در فشار اتمسفر یک تولید میشوند که اصطلاحا پلاسماهای atmospheric pressure نام دارند. 

پلاسما از نظر دما هم سه دسته اند. بسیار داغ مثل محیط داخل یک ستاره و یا پلاسمای داغ مثل پلاسمایی که در توکامک تولید میشوند و دسته سوم پلاسماهای سردند که ما به پلاسمای صنعتی آنها را میشناسیم و نقش مهم و کاربردی در زندگی امروز بشر دارند

از آنجا که بخش بزرگی از جرم قابل مشاهدهٔ عالم، ستارگان با  دماهای بسیار زیاد هستند ، امکان وجود ماده به صورت‌های جامد و مایع در این اجرام منتفی است. از سوی دیگر گاز نیز، به دلیل این حرارت بسیار زیاد، تبدیل به یک توده یونیزه شده و به  صورت  مخلوطی از یون‌های مثبت(هسته اتم ها) یون‌های منفی (الکترون ها) و ذرات  خنثی  در می آید . در این توده، به دلیل وجود نیروهای الکتریکی که بسیار قوی تر از نیروی گرانشی است ذرات بر روی هم تأثیر زیادی می‌گذارند. به طوری که حرکت بخشی از این توده، باعث تغییر در وضعیت حرکت و انرژیِ بخش‌های دیگر می‌شود که به این پدیده، اثر جمعی  گفته شده ، و هر گاه گاز به شدت یونیزه شده دارای این خاصیت باشد، پلاسما نامیده می‌شود و این  بدین معنی است که بخش غالب ماده قابل مشاهده جهان، پلاسما است.

چند مورد از پلاسما که ما روزانه باآن سروکار داریم عبارت است  از :  جرقه رعدوبرق ، تابش ملایم شفق قطبی، گازهادی داخل یک لامپ فلورسنت، چراغ نئون و یونش مختصری که در گازهای خروجی موشک دیده می‌شود.

گونه های فعال شیمیایی می توانند توسط پلاسما تولید شوند اگر شرایط مناسب برای تولید پلاسما انتخاب شده و گازهای مناسب انتخاب شوند. هنر متخصصین پلاسمای  صنعتی در انتخاب گازها و طراحی سیستم ها برای به حداکثر رساندن تولید  این  گونه های  شیمیایی فعال و مهندسی آنها برای بکارگیری در صنعت می باشد.

فناوری پلاسمای سرد یا کلد پلاسما  بعنوان  یکی  از  بروزترین  تکنولوژی ها  در عرصه گندزدایی و … توسط  الکترون ها  و بمبارن  یونی و استفاده  از  اشعه  ماورء  بنفش  باعث تخریب غشای سلولی و تخریب dna باکتریها و ویروس ها می گردد. بدلیل شباهت این روش در تولید با ازن به این فناوری در برخی موارد ازن ژنراتور کلد پلاسما گفته می شود.

به طور کلی پلاسما، به عنوان حالت چهارم ماده شناخته  می شود . هنگامی که  دما  افزایش  می یابد، انرژی مولکول ها زیاد می شود و حالت ماده را تغییر می دهد. انرژی زیادمولکول ها منجر به جداسازی اتم های گازی و در نهایت آزادسازی ذرات باردار، الکترون ها و یون های باردار مثبت می شود.

ناحیه ای که شامل الکترون و یون های مثبت در حال تعادل است پلاسما گفته می شود. اما در واقع پلاسما شامل ذرات باردار (الکترون-یون ها)،اتم ها  و مولکول های   برانگیخته، رادیکال های آزاد، اتم های فعال و فوتون های UV است که  وجود این عوامل  در فضای پلاسما می تواند خواص متفاوتی را برای آن تعریف کند.

برحسب دمایی که پلاسما دارد می توان آن را به دو دسته پلاسمای سرد و گرم تقسیم بندی کرد.

پلاسما ماده ای است که به روش الکتریکی  در حالت گازی  فعال  شده  و  به  روش  تخلیه الکتریکی تولید می شود. اولین بار
در سال ۱۹۲۸ توسط آقای Irvin Langmuir کلمه پلاسما برای گازهای یونیزه شده به کار برده شد. تا قبل از سال ۱۹۹۰
، پلاسمای پایدار تهییج شده فقط تحت خلاء و یا در محیط  گازهایی همچون  هلیوم ، آرگون تولید می شد.

پیشرفت روش های تولید پلاسمای گازی در دمای محیط فرآیند جدید برای اطمینان از ایمنی میکروبی طیف وسیعی از محصولات را مهیا کرده است  .

تولید پلاسما

پلاسما به روش انتقال انتخابی مولد الکترون های پلاسما در برابر ایجاد فرکانس بالا یا پالس تولید می شود. پلاسما توسط  محدوده وسیعی از فشار و دما  تولید  می شود  که  این  انرژی توسط مکانیکی، حرارتی، هسته ای، تابشی و مغناطیسی  تامین  می شود  اما  بهترین  روش برای یونیزاسیون روش الکتریکی  و مغناطیسی  می باشد.  چندین  گاز مختلف  برای  تولید پلاسمای سرد مانند  هلیوم ، آرگون  ، نیتروژن ، هلیوکس و هوا می تواند مورد استفاده قرار گیرد. روشهای تولید بسیاری وجود  دارد که  با استفاده از آنها ،  پلاسما  اتمسفر سرد  ایجاد   می شود.

به عنوان مثال شعله به عنوان منبع انرژی حرارتی می باشد  که  از واکنش های  گرمازای شیمیایی در ملکول ها  به عنوان  منبع  انرژی  استفاده  می شود . همچنین از Adiabatic compression کردن گازها که باعث بالا رفتن دمای گاز به نقطه پلاسما استفاده می کنند.

یکی دیگر از روش های تولید پلاسما توسط اشعه های انرژی دار که در حجم گاز در حال تعادل هستند می باشد. وقتی الکترون ها و پروتن ها با انرژی کافی با اتم ها و ملکول های گازی برخورد می کنند توسط یونیزاسیون یا از دست دادن الکترون از هر اتم گازی پلاسما تولید می شود.

مزایای پلاسما

پلاسما یک روش سریع می باشد وبه خاطرعدم نفوذ آن می توان برای استرلیزاسیون سطوح به کار برد. هزینه آن کم می باشد. توانایی غیرفعال سازی میکروارگانیسم ها را دارد. ازنظر ایمنی دوست دار محیط زیست می باشد . فرآیند را در دما  و فشار محیط  انجام  می دهد  که اثرات مخرب حراراتی را کاهش می دهد.

تقسیم بندی پلاسما

به  طور  کلی  پلاسما  را  به  دو  دسته  کلی پلاسمای سرد ، پلاسمای حرارتی و گرم تقسیم می کنند. پلاسمای گرم یا دمای بالا شامل یون ها، الکترون ها و اجزای خنثی است که در فاز تعادل حرارتی (Thermal equilibrium) هستند. پلاسمای دمای پایین به دو دسته (LTE) Local thermodynamic equilibrium و (NTP) equilibrium non local thermodynamic تقسیم می شوند.

پلاسمای گرم توسط شعله و جرقه و میکروویو تولید می شود اما در پلاسمای سرد از حرکت حرارتی یون ها و نیروی فشار و نیروی مغناطیسی صرف نظر کرده و دما در حد دمای اتاق باقی می ماند. در تولید پلاسمای سرد بیشتر انرژی الکتریکی صرف اجزای الکترون شده  و دما در حد دمای اتاق باقی می ماند و این باعث می شود این فرآیند  برای مواد حساس  به حرارت مناسب گردد.

پلاسمای سرد – Cold Plasma

در تخلیه های  گازی با فشار پایین ، آهنگ برخورد بین الکترون ها و مولکول های گاز به اندازه ی کافی نیست ، بنابراین  یک تعادل غیردمایی  بین الکترون ها و مولکول های  گاز وجود دارد . چنان که ذرات پر انرژی را بیشتر ، الکترون ها تشکیل می دهند  و در نتیجه دمای الکترون ها به شدت بالاتر از ذرات سنگین پلاسما خواهد بود.

دراین حالت رابطه ی دمایی بین ذرات توسط رابطه زیر بیان می شود:  𝑇𝑒≫𝑇𝑖>𝑇𝑔که دراینجا 𝑇𝑒,𝑇𝑖,𝑇𝑔، به ترتیب دمای الکترون، یون و اتم های  گازی  موجود  در  پلاسما هستند. در این نوع پلاسما، دمای الکترون برای مثال می تواند تا ۲۰۰۰ کلوبن  برسد  اما دمای گاز نزدیک به دمای اتاق باقی می ماند. این نوع تکنولوژی تولید پلاسما را پلاسمای سرد می نامند که گستره دمایی آن بین ۳۰۰ تا ۴۰۰ کلوین است.

کاربردهای پلاسما و روغن های ازونه شو و ژل های ازوندار

پلاسما در موارد متعددی کاربرد دارد از جمله کاربردهای  آن  می توان  به  درمان پوستی (مانند : کنترل  و بهبود پسوریازیس ، زخم ، رفع چین و چروک ، رفع لکه  و آکنه ، جوان سازی و لیفت ) و… که همراه با روغن ازون دار و ژل پروتئینی ازن درا انجام می شود و کاربرد پلاسما  در زمینه های  دیگر شامل  پاکسازی هوا  در محیط های بسته ،  جداسازی گازهای آزاد از دود اگزوزهای ماشین ها، بهبود کیفیت سوخت و کمک سوخت پلاسمایی ، تجزیه ترکیبات آلی فرار(voc) ،و برای استرلیزاسیون مواد حساس به حرارت اشاره کرد.شکل: استرلیزاسیون توسط پلاسما

۲- غیرفعال سازی میکروبی:

پلاسمای سرد توسط الکترون ها و بمباران یونی و مقداری هم اثر حراراتی و تولید رادیکال های آزاد و در معرض اشعه ماوراء بنفش قرار گرفتن باعث تخریب غشای سلولی باکتریایی شده و پروتئین ها را دناتوره کرده و همچنین سبب تخریب DNA می شود.

رادیکال های آزاد موجود در پلاسمای سرد همچنین قادر است جذب سطحی میکروارگانیسم ها را برای  تشکیل  مواد  فراری  چون CO2 که  نهایتاً  از سلول  حذف می گردد را ایجاد می کند. ذراتی مانند الکترون ها و یون ها پیوسته با ذرات فعال  واکنش  می دهند  تا تشکیل میکروارگانیسم غیرفعال دهند. همچنین  در کنار پلاسما با استفاد از روغن و ژل های ازونه شده باعث بهبود و روند ثابتی از سلامت سلول ها به طور کامل میشود