Плазма есть смесь электрически заряженных ионов и электронов, а также нейтральных атомов низкого давления. Она имеет малую плотность (~10–7 кг/м3), но на ее заряды действуют огромные электромагнитные силы, созданные внешним источником питания. Ни в одной механической машине не получишь столь высоких ускорений и скоростей частиц, как в плазменном ускорителе. Поэтому плазменную технологию применяют там, где можно обойтись малым количеством вещества, но требуется большая энергия частиц и легкое управление их потоками.

В прошлом столетии плазменная технология дважды изменила облик мира. Первый раз, когда с ее помощью получили около 5,5 кг изотопа 235U для первой атомной бомбы. Принципы плазменной технологии, усовершенствованные в то время на тысячах плазменных установок, работавших в Окридже, используются до сих пор. Второй раз, когда в начале 60х годов электронная промышленность перешла на полупроводниковые приборы вместо традиционных радиоламп. Новая индустрия стала называться микроэлектроникой, что подчеркивало малый размер ее продукции.

Ионный пучок специально изгибают магнитным полем в сепараторе изотопов (слева); система транспортировки ионных пучков 235U и 238U в промышленном сепараторе, Окридж, США, 1944 (справа).  

С тех пор, плазменные ионы, имеющие огромную скорость (энергию), стали незаменимым рабочими инструментом. С их помощью распыляли поверхность образца, наносили тонкие электропроводящие пленки, отделяли микроэлементы друг от друга очень узкими канавками, делали множество микроскопических отверстий во флешках и так далее. Возникло производство многочисленного оборудования для плазменной технологии. Роль последней только увеличилась с появлением оптоэлектроники. Новые оптические изделия (например, экраны мобильных телефонов) потребовали соединить в одной детали несовместимые функции: проводить электрический ток, как непрозрачный металл, и одновременно пропускать видимое изображение, как диэлектрический изолятор. Плазменная технология решила и эту проблему, подчеркнув еще раз, что без нее невозможно производство предметов оптоэлектроники.

Примеры продуктов плазменной технологии: тонкая электропроводящая пленка в микросхеме; отверстия диаметром 85 нанометров, сделанные с помощью ионных пучков; плазменное азотирование; теплоотражающее стекло на строящихся зданиях Москва Сити.

Из электроники плазменная технология перешагнула в машиностроение, авиацию, архитектуру, нанотехнологию и др. Нас ждут новые технические решения, использующие уникальные, малоизвестные свойства плазмы, о которых мы поговорим в этой лекции.