Sterilization of bio-medical materials using radio frequency (RF) excited inductively coupled plasmas (ICPs) has been investigated. A double ICP has been developed and studied for homogenous treatment of three-dimensional objects. Sterilization is achieved through a combination of ultraviolet light, ion bombardment and radical treatment. For temperature sensitive materials, the process temperature is a crucial parameter. Pulsing of the plasma reduces the time average heat strain and also provides additional control of the various sterilization mechanisms. Certain aspects of pulsed plasmas are, however, not yet fully understood. Phase resolved optical emission spectroscopy and time resolved ion energy analysis illustrate that a pulsed ICP ignites capacitively before reaching a stable inductive mode. Time resolved investigations of the post-discharge, after switching off the RF power, show that the plasma boundary sheath in front of a substrate does not fully collapse for the case of hydrogen discharges. This is explained by electron heating through super-elastic collisions with vibrationally excited hydrogen molecules.
バイオメディカル材料の滅菌における高周波（RF）励起誘導結合プラズマ（ICP）の使用について調査が行われた。三次元物体の均一な処理のために、二重ICPが開発され、研究された。滅菌は、紫外線、イオン衝撃、およびラジカル処理の組み合わせによって達成される。温度感受性材料にとって、プロセス温度は極めて重要なパラメータである。プラズマのパルス化は、時間平均熱負荷を低減し、また様々な滅菌メカニズムの追加的な制御を提供する。しかしながら、パルスプラズマの特定の側面は、まだ完全には理解されていない。位相分解発光分光法および時間分解イオンエネルギー分析により、パルスICPは、安定した誘導モードに達する前に容量結合的に点火することが示される。RF出力を遮断した後の後放電の時間分解調査により、水素放電の場合、基板前方のプラズマ境界シースは完全には崩壊しないことが示される。これは、振動励起された水素分子との超弾性衝突による電子加熱によって説明される。