دستگاه پلاسمای سرد

اگر از سطح زمین فاصله بگیریم، شرایط جوی بسیار متفاوت خواهد بود. در فاصله‌ای حدود 80 کیلومتر بالاتر از جو زمین، ترکیب اصلی اتمسفر به صورت مخلوطی از بار‌های مثبت و منفی است. در حقیقت در این فاصله از زمین ساختار جو، به صورت یونیزه در آمده. ساختار یونیزه به ترکیبی اشاره دارد که در آن، ذرات باردارِ مثبت، منفی و خنثی به صورت مخلوط کنار هم قرار گرفته باشند.

به این حالت از ماده،‌ «پلاسما» (Plasma) گفته می‌شود. معمولا پلاسما را به عنوان حالت چهارم ماده می‌شناسند. بسیاری از ستاره‌شناسان معتقدند پس از انفجار بزرگ یا بیگ بنگ، در ابتدا این حالت از ماده تشکیل شده‌ است.

دستگاه پلاسمای سرد چیست؟

فناوری پلاسمای سرد یا کلد پلاسما بعنوان یکی از بروزترین تکنولوژی ها در عرصه گندزدایی و ضد عفونی انواع پساب ها توسط الکترون ها و بمباران یونی و استفاده از اشعه ماوراء 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 زیاد مولکول 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 (ََAlexander Fridmen.2011.L.A.K.) 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.

انواع پلاسما

بر حسب دمایی که پلاسما دارد، می توان آن را به دو دسته پلاسمای سرد و گرم تقسیم بندی کرد. در اینجا به طور خلاصه هر یک از ویژگیهای آن ها بررسی می شود (Alexander Fridmen, 2008).

پلاسمای گرم

در تخلیه‌های گازی با فشار بالا، برخورد بین الکترون ها و مولکول های گاز بیشتر،این پلاسمای گرم معمولا توسط تخلیه  قوسی یا فرکانس رادیویی که فشار بالا است و برخورد بین الکترودها و مولکول های گاز بیشتر است، اتفاق می افتد. در این حالت شرط تعادل ترمودینامیکی بر آن حاکم و رابطه زیر برقرار است:

𝑇𝑒=𝑇𝑔

که در اینجا  𝑇𝑔 و  𝑇𝑒 به ترتیب دمای الکترون و اتم های گازی موجود در پلاسما هستند. این و نوع پلاسما را، پلاسمای گرم می نامند که گستره ی دمایی آن از 2000 تا 3000 کلوین تغییر می کند (َAexander Fridmen, 2008).

پلاسمای سرد

در تخلیه‌های 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 ی زیر بیان می شود:

𝑇𝑒≫𝑇𝑖>𝑇𝑔

که 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 2000 کلوبن برسد اما دمای گاز نزدیک به دمای اتاق باقی می ماند. این نوع پلاسما را پلاسمای سرد می نامند که گستره دمایی آن بین 300 تا 400 کلوین است (Alexander Fridmen, 2008)

نحوه تولید پلاسمای سرد

به منظور ایجاد حالتِ پلاسما، بایستی به اتم‌های یک ماده انرژی تزریق شود. این انرژی می‌تواند به شکل‌های مختلفی از جمله گرمایی، الکتریکی یا نور باشد. اگر انرژی وارد شده به ماده به اندازه کافی زیاد نباشد، پلاسما به حالت خنثی اولیه باز خواهد گشت. اگر به ارتفاع بیشتری برویم، بخش بسیاری از اتمسفر را ترکیبات یونی تشکیل می‌دهند. جالب است بدانید که ۹۹ درصد از مواد تشکیل دهنده کیهان به صورت پلاسما است.

۴ حالت شناخته شده برای مواد

عمدتا پلاسما به‌ صورت طبیعی ایجاد می‌شود. البته در آزمایشگاه نیز این حالت از ماده را می‌توان ایجاد می‌کنند. معمولا از پلاسمای مصنوعی در فرآیند‌های تولید سطح و لایه نشانی استفاده می‌کنند. در حالت کلی سه نوع پلاسمای زمینی، ستاره‌ای و مصنوعی وجود دارد. در ادامه نمونه‌هایی برای هریک از این پلاسماها ذکر شده است.

پلاسمای مصنوعی، نمایشگر‌های پلاسما، لامپ فلوئورسنت، پلاسمای استفاده شده در لایه نشانی، لیزر پلاسما، پلاسمای زمینی، رعد و برق، شفق قطبی، لایه یونوسفر، شعله‌های بسیار داغ، پلاسمای ستاره‌‌ای، ستاره‌ها، طوفان‌های خورشیدی، سحابی بین ستاره‌ای، فضای بین سیاره‌ها، ستاره‌ها و کهکشان‌ها

ویژگی‌های پلاسما

پلاسما پر انرژی‌ترین شکلِ ماده محسوب می‌شود. ساختار پلاسما از ذرات متحرکِ مثبت، منفی و خنثی تشکیل شده. البته این حالت بسیار مشابه به حالت گازی است. مهم‌ترین تفاوت‌های میان این دو شکل از ماده به ترتیب زیر هستند.

• پلاسما دارای هدایت الکتریکی بسیار بالایی است.
• پلاسما به میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی نسبت به میدان گرانشی حساس‌تر است.
• حرکت ذرات باردار‌ در پلاسما،‌ منجر به تولید میدان مغناطیسی و الکتریکی می‌شود.
• به دلیل بی‌نظمی شدید و سطح انرژی بالا در پلاسما،‌ این حالت، تابش الکترومغناطیسی مختص به خود را ایجاد می‌کند.
• به‌منظور نگه داشتن انرژی بالا در پلاسما، تزریق پیوسته انرژی به ماده بایستی برقرار باشد.

پلاسمای مصنوعی – سرد و گرم

پلاسمای گرمایی یا پلاسمای داغ، در قوس‌های الکتریکی، جرقه‌ها یا شعله‌ها ایجاد می‌شوند. در این نوع از پلاسما یون‌های داغِ مثبت و منفی با انرژی بالا در حرکت‌اند. این نوع از پلاسماها در لیزر‌های قطع‌کننده کاربرد دارند. دمای کاری این لیزر‌ها بین 5000 تا 10000 درجه سانتی‌گراد است.

پلاسمای سرد یا غیر گرمایی پلاسمایی است که به نسبت کمتر یونیزه شده باشد. در این پلاسما الکترون‌ها در دمای بالا و یون‌های مثبت و خنثی در دمای پایین قرار دارند. زمانی که یک لامپ فلوئورسنت در دمای اتاق روشن می‌شود، پلاسمایی سرد در لامپ شکل می‌گیرد.درواقع پلاسمای سرد پلاسمایی است که می‎توان در دمای یک اتاق ایجاد کرد.

کاربرد‌های پلاسمای مصنوعی

از پلاسمای گرمایی در صنایع مختلف خصوصا در صنعت لایه‌نشانی، خالص‌سازی مواد و تولید سطح استفاده می‌شود. نمونه‌هایی از کاربرد‌های پلاسمای گرم در ادامه ذکر شده‌اند:

• تولید قوس الکتریکی در نور‌افکن‌ها
• فرآیند پوشش پلاسمایی
• تولید جرقه به منظور بریدن و جوش دادن فلزات
• تولید انرژی در فرآیند همجوشی هسته‌ای

اگر چه دانشمندان به دنبال درک عمیق‌تر ساختار‌ و ویژگی‌های پلاسما هستند، با این حال استفاده از پلاسمای سرد یا غیر گرمایی در تکنولوژی‌های جدید رو به رشد است. برای نمونه در تولید اجزاء سخت کامپیوتر، از فرآیند رسوب‌دهی شیمیایی بخار مبتنی بر پلاسما، به منظور تولید مدار مجتمع استفاده می‌شود.

محصول مرتبط: اکسیژن ساز

نمایشگر‌های پلاسما

صفحه نمایش‌های پلاسما،‌ از دو لایه شیشه‌ای تشکیل شده، که لایه‌ای نازک از پیکسل بین آن‌ها قرار گرفته است. هر یک از پیکسل‌ها از سه سلول گازی تشکیل شده است.

گاز موجود در سلول‌ها ترکیبی از نئون و زئون است. هریک از این سلول‌ها به نحوی با فسفر رنگ‌آمیزی شده‌اند که هنگام تابش نور آبی، سبز یا قرمز را ساطع می‌کنند. شبکه‌ای از الکترود‌ها جریان الکتریکی را بین منبع و سلول‌ها برقرار می‌کنند. زمانی که جریان الکتریکی برقرار شود، گاز درون سلول‌ها به صورت پلاسما در آمده (یونیزه می‌شوند) و نور فرابنفش ساطع می‌کنند. فسفر درون سلول‌ها این تابش را دریافت کرده و نور‌های سبز، قرمز یا آبی ساطع می‌کنند.

مشعل پلاسمای سرد

مشعل پلاسما سامانه تولید پلاسما در فشار اتمسفری می‌باشد از هوا یا گازهای آرگون و هلیوم برای تولید پلاسما در آن استفاده می‌شود. این دستگاه از محدوده توانی w200 تا kw100 ساخته شده و دارای شعله پایدار و همگن با دمای 30 تا 150 درجه سانتی گراد دارد. این سیستم با سرعت عملکرد بالا توانایی پردازش و استریل سطوح را دارد. از کاربردهای این سیستم افزایش قابلیت چاپ و افزایش آبدوستی سطوح فلزی و غیرفلزی و استریل مواد غذایی را دارد. مشعل پلاسما به عنوان یکی از پرکاربردترین سامانه‌های پلاسما مطرح است.

دستگاه پلاسما کلینر

این سیستم در فشار پایین و در محدوده میلی تور، پلاسما تولید می‌کند. محفظه داخلی این سامانه با حجم 3 لیتر و از جنس کوارتز می‌باشد و دستگاه قابلیت تزریق 30 نوع گاز با نرخ تزریق 0 تا 500 سی سی بر دقیقه با دقت 0.1 سی سی بر دقیقه با قابلیت پردازش طیف وسیعی از مواد را دارد. استریل تجهیزات پزشکی، استریل موادی چون زعفران و مغزیجات، لایه نشانی و آبدوستی و پردازش سطوح پلیمری، فلزی و منسوجات از موارد آزمایشگاهی کاربرد دستگاه پلاسما کلینر می‌باشند.

کاربرد پلاسمای سرد در پزشکی

این فنّاوری که به صورت غیر لیزری است (پلاسما تراپی)، قادر است تأثیر ارزشمندی بر روی چین و چروک‌های صورت، پیگمانته‌های پوستی، خال‌ها و در نهایت احیای پوستی بگذارد.

برای درک اثرگذاری پلاسما ابتدا نیاز به درک ساختار پوست است. به طور خلاصه پوست به 3 بخش اپیدرم (لایه بالایی)، درم (لایه نازک) و سابکیوت (لایه چربی پایین) تقسیم می‌شود. اپیدرم شامل سلول‌های تولیدکننده رنگ‌دانه ملانوسیت است که مسئول رنگ‌آمیزی پوست هستند. درم ساخته شده از الیاف کلاژن و الاستین است که به پوست قدرت، سختی، کشش و انعطاف‌پذیری ارائه می‌دهد

از آنجایی که در سنین مختلف، ظاهر و ویژگی‌های پوست تغییر می‌کند، اپیدرم ضعیف‌تر می‌شود. بنابراین آسیب‌های وارده بر پوست بیشتر قابل رؤیت می‌شوند و کلاژن در پوست به تدریج از دست می‌رود که باعث تشکیل خطوط صورت، تضعیف پوست و ایجاد چین و چروک می‌شود

فن‌آوری پلاسمای گرم، استفاده از انرژی تحویل شده از پلاسما به جای نور یا رادیو اکتیو، در مقایسه با سایر روش‌های بازسازی پوست (مانند رادیوتراپی) است. یک ژنراتور فرکانس بالا، هوا را به گاز یونیزه فعال تبدیل کرده که به نام پلاسما شناخته می‌شود

انرژی تحویل شده یک عمل گرمایشی در سطح پوست تولید می‌کند که جهت حذف سلول‌های اپیدرمی آسیب دیده قدیمی و یا سلول‌های درم آسیب دیده اقدام کرده و مسیر را برای رشد کلاژن آماده می‌کند

بازسازی پوست به کمک کلد پلاسما

بازسازی پوست با پلاسمای سرد (PSR) یک شیوه درمانی غیر لیزری است که با استفاده از یک دستگاه ارائه کننده انرژی به صورت پلاسما، برای جوانسازی پوست، بهبود خطوط صورت و چین و چروک (ریتیدها) و ترمیم تغییرات پوستی ناشی از اشعه UV (آفتاب سوختگی – photoaging) کاربرد دارد. دستگاه پلاسمای زیبایی اولین تکنولوژی غیر لیزری است که توسط FDA تایید شده است و از لحاظ بالینی ثابت شده است که می تواند با استفاده از انرژی پلاسما، موجب احیاء و بازسازی پوست شود.

نحوه کار دستگاه پلاسمای زیبایی

برای درک چگونگی کارکرد دستگاه پلاسمای زیبایی ابتدا باید ساختار پوست را بشناسیم. به طور خلاصه، پوست حاوی 3 لایه، تحت عناوین اپیدرم (لایه بالایی یا رویین)، درم (لایه وسطین) و سابکوییت یا زیرجلدی (لایه چربی زیرین) است. اپیدرم شامل سلول های تولید کننده رنگدانه است که ملانوسیت (Melanocyte) نامیده می شوند و مسئول رنگ آمیزی پوست هستند. درم ساخته شده از الیاف کلاژن و الاستین است که استحکام، سختی، کشش و انعطاف پذیری پوست را تنظیم می نمایند.

با افزایش سن، ظاهر و ویژگی های پوست تغییر می کند. اپیدرم ضعیف تر می شود، بنابراین عیب ها و نواقص بیشتر قابل مشاهده می شوند و کلاژن پوست به تدریج از بین می رود که باعث تشکیل خطوط و چین و چروک روی صورت و تضعیف پوست می شود.

تکنولوژی پلاسمای سرد برای زیبایی پوست در مقایسه با سایر روش های بازسازی پوست (مانند رادیوترموپلاستی) به جای نور یا امواج رادیویی، از انرژی حاصل از پلاسما استفاده می کند. این دستگاه از طریق دسته خود، پالس های پلاسمای مبتنی بر نیتروژن را به صورت میلی ثانیه ای به پوست اعمال می نماید. درون دسته، یک ژنراتور یا تولیدکننده فرکانس فوق بالا (UHF) وجود دارد که گاز نیتروژن بی اثر را به گاز یونیزه شده فعال تبدیل می کند که پلاسما نامیده می شود.

این انرژی حاوی پلاسما از طریق یک دهانه از جنس کوارتز که در قسمت جلویی دسته قرار دارد، بر روی پوست اعمال می شود. انرژی ارائه شده، گرمایی را بر روی سطح پوست تولید می کند که موجب حذف سلول های اپیدرمی آسیب دیده قدیمی و زیر سطح پوست یا درم ها به منظور افزایش رشد کلاژن می شود.

دستگاه پلاسما می تواند در سطوح مختلفی از انرژی برای دستیابی به نتایج متفاوت استفاده شود. مقدار انرژی ارائه شده از 1 الی 4 ژول در هر پالس متغیر است. در حال حاضر 3 نوع پروتکل درمانی توصیه شده با این دستگاه وجود دارد که عبارتند از:

• PSR1: انرژی کم (1 الی 1/2 ژول) و درمان در فاصله زمانی 3 هفته ای
• PSR2: یک پاس انرژی بالا (3 الی 4 ژول) و به صورت یک جلسه درمانی
• PSR3: دو پاس انرژی بالا (3 الی 4 ژول) و به صورت یک جلسه درمانی

اگر چه هر سه روش، خطوط، بافت و رنگ پوست را بهبود می بخشند، اما به نظر می رسد که با استفاده از روش های انرژی بالا، سفتی بافت پوست بیشتر می شود. درمان های با انرژی کم که تحت عنوان پلاسما انجام می شوند، به تدریج با گذشت زمان به حالت قبل بر می گردند و زمان ساکن ماندن آنها بسیار کم است. اکثر بیماران می توانند اولین درمان خود را در اولین مشاوره خود انجام دهند و بعد از آن به فعالیت های روزانه خود بازگردند.

محصول مرتبط: برج خنک کننده

استفاده دستگاه پلاسمای زیبایی

میزان جذب انرژی بستگی به هیدراته شدن اپیدرم دارد. پوست خشک انرژی بیشتری را جذب می کند. به همین دلیل است که بلافاصله قبل از استفاده از دستگاه، برای هر ناحیه مورد نظر برای درمان، از کرم بی حسی با گاز پانسمان خشک و تمیز استفاده می شود.قسمت نوک دسته دستگاه باید پالس های انرژی پلاسما را از فاصله حدودا 5 میلی متری از سطح پوست اعمال نماید.

درمان کل صورت با استفاده از روش PSR1، معمولا کمتر از 15 دقیقه طول می کشد، اما درمان با انرژی بالا و PSR3 حدود 45 دقیقه طول می کشد زیرا نیاز به اعمال دو پاس انرژی بالا دارد.

این روش با استفاده از کرم بی حسی موضعی و بی حسی استنشاقی (inhalational Anaesthesia)، نسبتا بدون درد خواهد بود. اما بیمار احساس گرمای موضعی خواهد داشت.

دوره پس از درمان با دستگاه پلاسمای زیبایی

درمان های PSR1 کم انرژی ممکن است باعث قرمزی خفیف پوست شود که 2 الی 3 روز طول می کشد تا از بین برود. برخی اوقات ممکن است پوسته پوسته شدن پوست اتفاق بیفتد، زیرا پس از درمان، پوست مرده با پوست جدید جایگزین می شود

درمان های PSR با انرژی بالا باعث قرمزی خفیف تا متوسط ​​پوست و قهوه ای شدن و ریختن یا پوسته پوسته شدن در طی 5 تا 10 روز بعد از درمان می شود. در این هنگام به بیماران توصیه می شود که برای جلوگیری از زخم شدن، پوست کهنه یا مرده خود را نکنند

در طول دوره بهبودی و چند ماه پس از درمان، توصیه می شود که محل درمان با استفاده از یک کرم ضد آفتاب مرطوب با SPF حداقل 50+ مراقبت شود. همچنین باید از لباس ها و کلاه‌های محافظ استفاده شود

معمولا نتایج درمان، سریع اتفاق می افتند اما به تدریج در طی زمان روند بهبودی بیمار پیشرفت می کند. مطالعات بالینی نشان می دهد که پیشرفت بهبودی حداقل تا یک سال پس از درمان ادامه دارد.