Estima-se que mais de 99% do universo visível é constituído de plasma. Plasma domina todo o ambiente terrestre no sistema solar e, mais longinquamente, no espaço interestelar. De forma mais limitada, plasmas naturais surgem próximo da superfície da Terra.
Física espacial
A Física Espacial compreende o estudo do ambiente terrestre no espaço. É um meio dominado por diferentes tipos de plasmas conforme listados abaixo:
Vento solar
Designa o fluxo de partículas carregadas emitidas durante forte atividade solar. Quando estas partículas alcançam a magnetosfera (uma região onde a configuração das linhas de campo magnético da Terra permanece relativamente constante) elas são desaceleradas e defletidas, criando uma estrutura de onda de choque preenchida com plasma.
Ionosfera
Refere-se a um plasma fracamente ionizado pela radiação solar, que se estende de uma altitude de 50 km até 10 raios terrestres com densidade e temperatura variáveis (109 a 1012 partículas carregadas/m3 , 102 a 103 K).
Cinturões de radiação de Van Allen
Partículas de alta energia aprisionadas no campo magnético da Terra (descobertos por James Van Allen em 1958, a partir das primeiras observações da Terra feitas por satélite, os cinturões marcam o início da investigação moderna em física espacial).
Perto da superfície terrestre a ocorrência de plasma é bastante limitada. De fato, a vida só pode existir em bem menos de 1% do universo onde plasmas não ocorrem naturalmente. Dois exemplos bem conhecidos de plasmas naturais nas proximidades da Terra são ilustrados abaixo.
Auroras
Luminescência visível resultante da excitação de átomos e moléculas da atmosfera, quando bombardeados por partículas carregadas expelidas do Sol e defletidas pelo campo geomagnético.
Raios
Descargas elétricas de alta corrente (dezenas a centenas de kA) que ocorrem na atmosfera com uma extensão usual de alguns quilômetros. A fonte externa responsável pela geração dos raios está relacionada com a eletrodinâmica da atmosfera.
Em geral, processos a plasma envolvem reações físicas e químicas que ocorrem entre partículas e superfícies sólidas em contato com o plasma.
Alguns exemplos são: erosão por plasma, deposição de filmes finos, proteção de superfícies por tratamentos especiais, endurecimento de superfícies, e implantação iônica.
Uma tocha de plasma de baixa potência (3kW), ou jato de plasma em arco, foi desenvolvida no LAP para síntese de filmes de diamante. Esta tocha de plasma opera com misturas gasosas numa pressão total de aproximadamente 50 mbar, dentro da câmara de expansão, com correntes de até 14 A. O arco gira com freqüência angular na faixa de 35 a 50 rad/s quando um campo magnético externo de até 8 mT é aplicado na região dos eletrodos. Espera-se que esta rotação diminua a taxa de erosão do catodo quando a tocha opera em níveis elevados da taxa de deposição.
Tocha de plasma desenvolvida no LAP para síntese de filmes de diamante.
