プラズマの発生に高周波が必要なのはなぜ?

プラズマと高周波

高周波は電子を効率的に加速させることができ、ガス内の粒子と衝突して電離を促進する。連続的な衝突と電離によって安定したプラズマ状態が維持される。直流ではアーク放電になりやすく、高周波は安定制御に向いている。

プラズマの発生に高周波が必要なのはなぜ?

ネオン管やプラズマテレビ、最近じゃプラズマクラスターなんてのもありますよね。でも、どれも共通して「高周波(こうしゅうは)」ってやつが関わってるんです。


じゃあ、どうしてプラズマを作るのに高周波が必要なんでしょうか?


このページでは、プラズマの発生と高周波の関係を、電気と粒子の動きからわかりやすくかみ砕いて解説していきます!



まず、プラズマってなに?

プラズマとは、電子とイオンがバラバラになった状態の物質のこと。よく「第4の状態」なんて呼ばれたりもします。


普通の物質は、


  • 固体
  • 液体
  • 気体


のどれかなんですが、そこにエネルギーを加えすぎると、電子が原子から飛び出してしまって、プラズマ状態になるんですね。


高周波ってどんな電気?

高周波とは、1秒間に何百万〜何億回も振動する電気のことです。たとえば、


  • 家庭用の電気:50〜60Hz(ヘルツ)
  • 高周波:数千Hz〜数GHz(ギガヘルツ)


つまり、めちゃくちゃ細かくビリビリ震える電気なんです!


高周波がなぜプラズマを作るのか?

ここが本題!


高周波の電場は、電子に高速で前後にビシバシ力を与えることができる


つまり、こんなことが起きます。


  1. 気体の中に少しでも電子があると、高周波がビシバシ揺さぶる
  2. 電子が加速して、他の原子に衝突
  3. その衝突でまた電子が飛び出す
  4. → どんどん増えていく(電子雪だるま式!)


これが放電の連鎖反応、つまりプラズマの発生です!


そして高周波は、電子が電極に吸い寄せられて失われるのを防ぐ効果もあるので、


安定してプラズマを維持するのにもピッタリなんです!


まとめ:高周波は「電子のムチ」みたいなもの!

低い周波数だと電子がゆっくりしか動かないし、衝突してもエネルギー不足。でも、


高周波なら電子をビュンビュン動かせて、効率よくプラズマを生み出せるってわけです!


高周波が必要な理由?そりゃあお前、電子にムチ打ってガンガンぶつけて、イオン化させるにはスピード勝負だろうが!ゆる〜い電気じゃ話になんねぇのよ、プラズマ作りたきゃ“ビシバシ”いけ!