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제 4의 상태

플라즈마는 물질의 제4 상태라고 불리며, 기체를 구성하는 원자, 분자가 공급된 열과 전력을 흡수함으로써 생성된 이온이나 라디칼을 포함하는 상태를 말합니다.라디칼이란 에너지를 흡수한 원자, 분자중의 전자가 보다 높은 에너지 준위로 천이(여기라고 함)한 상태 혹은 입자를 가리키며, 그 불안정성으로부터 수명 통상 나노초 정도로 매우 짧기 때문에 의 물질 사이에 높은 반응성을 나타냅니다.

이온은 전자가 더 높은 에너지를 얻고 원자핵의 속박을 떠나 전리된 상태에서도 마찬가지로 높은 반응성을 갖습니다. 플라즈마가 발광하는 것은, 이들 라디칼이나 이온이 실활할 때에 방출하는 가시 영역을 포함한 전자파의 방사에 의한 것으로, 물질 및 그 전이 준위의 에너지차에 의해 특징지어지는 특정의 파장을 가집니다 합니다. 따라서 플라즈마화하는 가스의 종류에 따라 다른 색조의 빛이 관찰됩니다

플라즈마로 할 수 있는 일

플라즈마는 다른 상태에 비해 매우 반응성이 높은 상태입니다.이 특성을 살려 플라즈마는 다양한 산업에 활용되고 있습니다.반응성이 높은 상태의 장점으로 각종 처리를 빠르게 진행할 수 있어 반도체 집적회로 생산공정에서 많이 사용되고 있습니다.반도체 이외에도 환경장비 집전기 스크러버 수처리시설 등 외에도 미세 가공, 박막 합성, 표면 개질, 제해, 살균·멸균·소독 등 산업 각 분야에서 활용되고 있습니다.

예를 들면 자연계에서는 태양이나 오로라, 번개 등, 몸의 주위에서는 형광등이나 촛불의 불꽃, 그리고 친숙한 플라즈마 TV나 기계등을 이용한 것 등을 들 수 있습니다.

플라즈마는 위에서 설명한 바와 같이 자연계에서 진공에서 발생하는 것과 대기압에서 발생하는 것의 두 가지로 분류됩니다. 대기압 플라즈마는 말 그대로 105Pa의 대기압 하에서 발생한 플라즈마이며, 이 특징에 의해,

• 지구상에서 일부러 진공 환경을 만들 필요가 없다
• 수중 방전이나 생체에의 조사가 가능

플라즈마에는 입자의 모든 온도가 높은 고온 플라즈마와 전자 온도만이 높은 저온 플라즈마)가 있습니다. 고온 플라즈마는 에너지를 만드는 플라즈마로서 핵융합이나 아크를 이용한 작업(용접, 절단, 용사)에 사용되고, 저온 플라즈마는 산업 응용 플라즈마 로서 반도체 만들기를 위한 코팅 작업, 피막 제거, 미세 가공, 박막의 합성, 표면 개선,살균 등에 사용됩니다.

왜 플라즈마 기술인가?
작은 입자가 작동하기 때문에 미세한 가공에 적합합니다.
이온이나 라디칼, 전자라는 매우 작은 입자가 작용하기 때문에 나노미터(10억분의 1미터) 단위의 구멍이나 홈을 파거나 막을 붙이기에 적합합니다. 덧붙여서 반도체 집적 회로의 플라즈마 가공에서는, 수 10나노미터의 홈을 파고 있습니다. 반응성이 높은 입자(라디칼)가 작용하기 때문에 반응을 빠르게 진행할 수 있으며 
상온·상압에서는 진행하기 어려운 반응을 빠르게 진행하는 효과가 있습니다.