Plasmas generados con mezclas de gases Ar-N2: aplicación en el área de materiales

Abstract

A lo largo de las últimas décadas, los plasmas inducidos por microondas han despertado un creciente interés tanto en la comunidad científica como en la industria debido a su gran versatilidad, lo cual ha permitido su aplicación en campos tan dispares como el análisis químico, la eliminación de sustancias tóxicas, el tratamiento de superficies, la generación de hidrógeno gaseoso o la síntesis de nuevos materiales. En particular, los plasmas de onda de superficie son una categoría especial de los plasmas de microondas que se caracterizan en la práctica por su gran reproducibilidad y flexibilidad. Dichas características permiten operar este tipo de descargas de forma estable en una gran variedad de condiciones experimentales en términos de presión, potencia, dimensiones y composición gaseosa, lo que unido a su bajo consumo energético y la posibilidad de trabajar a presión atmosférica, los convierte en excelentes candidatos para su uso en aplicaciones prácticas. Si bien buena parte de las aplicaciones de los plasmas tienen como elemento común el empleo de mezclas de gases plasmógenos, la mayoría de estudios teóricos y experimentales ha tendido a considerar el caso de plasmas formados por un solo gas plasmógeno por cuestiones de simplicidad. Más aún, la complejidad del estudio de las descargas mantenidas en mezclas de gases aumenta sustancialmente cuando éstas contienen gases moleculares. Sin embargo, la optimización de las aplicaciones requiere de un conocimiento lo más detallado posible del comportamiento de las descargas empleadas, lo cual pasa habitualmente por la medición de ciertos parámetros fundamentales, tales como la densidad y la temperatura electrónicas o la temperatura del gas, y la relación que estos guardan con los procesos y reacciones que tienen lugar en el plasma a un nivel microscópico. En este contexto, el objetivo general de esta tesis doctoral ha sido el estudio experimental de los plasmas de onda de superficie generados en mezclas de argón y nitrógeno a presión atmosférica y su aplicación en el área de materiales, concretamente en la limpieza y activación de superficies de aluminio comercial.