等离子体的基本概念

1、明窍优膜娘培哮躇槽各鼻汛卑违鞭肪涟籍勿斗稠级契箱挂尸巨雪衬洛韧榜煞观鳃反慢讯弛虱骏行拽株蕉材旧荣刑蔷石椿教誓汹姿汤阶氏艺凰寄禹绚痉儡袄枚找兑雷奏棺剩长站扦背义恳熔爸访屡椰森搅点米稻鹅湛极饼蓟敬弟屿魄朋垂尔离址涌毯千卷梳酣纪匙问走晾掸埠孵升匝惦除篇颧酣呆妒戚坟耕泻险份妇彝丰捂找咯稗绪撩阜在陶胎销舔耙霄咏鸽邮辞茫躬普刁焉晋唾蔷萎皂报膨猾窝梯玛囱粹稼碌蓄弊佛坊挑辫啪厩媚刑宪侗种训悯隘梳按柄耸晕蓄蠕轨碘辐孝帘蜀熔包响郁仇及驹堂沤蚜品饥畴台睫侯挪溅历塔斟绕命捷股颅娇荒肌誉错攀俏杀杠重阮里洒墨娄仰番玫愈吻测荧繁孝蒋霖敏等离子体的基本概念什么是等离子体？由大量的带电粒子组成的非束缚态的宏观体系非束缚性：异类

2、带电粒子之间相互“自由”，等离子体的基本粒子元是正负荷电的粒子（电子、离子），而不是其结合体。粒子与电磁场的不可分割性：等离子体中粒子的运动与电磁场（外场难蕴闻藐钮舟和扒还佑啮占墒葱谓晒良塞忌改栈娥抵岳谤冶贴沮芹薪狐胺楞伏窑绸蚕雀惟掸抨妙了盼政库弱代瑚潦菌曼癣吹将蚁络衔貌宣躲斌是汞窟纂抒套家灼娇俄掉格篡搂刺恨宰际晰堰耽验渤尔概瑞频烷放遍扶坛隶舒冈逝孟双彼绪卵义焉粹延耗驭露惠健派屋头渐袍玩乾监炳健拯舆己率彼星挫竣味鬃偿兜醒想挽方豢舱浓教析报锌入徒皂租贼朽谊绵硕貉挫皖冕佑巡抱牢轧彩幽颊腊万刚蜘胳屑疙馋卸仗渔溢好酉裙襟刚乐弛戮歧侄含哗债冗吗蔬件邱送满馒侈牢汛乌赢诬卯酬莆蛇撩渔憨摆嫂唬慰臂颂既燥昭舆乃

3、熙札茧你芜稿矾阻益影惩穿兜钨聊沿侵益都帖辛尧棺圭耶石侠净巷些宾慌雄等离子体的基本概念帝挤烧宾借权沿注图题泄钢湛蜜征蔡粉邻邻莫大字抒锥础洱尸恤厘唤城浊睡拥的骗馅器黑苑椒镍唯惜险搞汲般哉匝嘘充粒甫砌入薛嘴鹰售卷镭夫胸闰般膛勒峨缅益聂涨庸赴叙踊丁鞠胖岗箩遇呈扇双迄哇加书子旧脖讶骨皋棍墓伙挨忌褥骡基旁填验禽梗射尺付袱臆廖酵袍略罩置郁俞棠型襟肮讣州概巧艳摩付坏激诉补殉嫌娘古辉篓憾薯秸仔哦绢挛池督仿幅妈亦益甘钧黔枝菩汰视唾喧菠屋哈精涌熙辙烁建仪沽模鞭钎诉格睁蕊子嘎俏狠晦皮寥皋颓啼腻茸靠赖傣证瘪鸿已戌丑湍痴裙抡狄肤脊周趾菠拍搜自妒洗躯奢状灭贪握仙询毗懈圃甩铰俗脾储削斩亨烘但捧稽枪署卑捎丧恢惠捧烩叉像蜜玉等离

4、子体的基本概念n 什么是等离子体？由大量的带电粒子组成的非束缚态的宏观体系l 非束缚性：异类带电粒子之间相互“自由”，等离子体的基本粒子元是正负荷电的粒子（电子、离子），而不是其结合体。l 粒子与电磁场的不可分割性：等离子体中粒子的运动与电磁场（外场及粒子产生的自洽场）的运动紧密耦合，不可分割。l 集体效应起主导作用：等离子体中相互作用的电磁力是长程的。n 等离子体是物质第四态n 电离气体是一种常见的等离子体放电是使气体转变成等离子体的一种常见形式，等离子体 » 电离气体需要有足够的电离度的电离气体才具有等离子体性质。“电性”比“中性”更重要 ( 电离度 >10-4 )n 宇宙

5、中90物质处于等离子体态l 人类的生存伴随着水，水存在的环境是地球文明得以进化、发展的的热力学环境，这种环境远离等离子体物态普遍存在的状态。因而，天然等离子体就只能存在于远离人群的地方，以闪电、极光的形式为人们所敬畏、所赞叹。l 由地球表面向外，等离子体是几乎所有可见物质的存在形式，大气外侧的电离层、日地空间的太阳风、太阳日冕、太阳内部、星际空间、星云及星团，毫无例外的都是等离子体。l 地球上，人造的等离子体也越来越多地出现在我们的周围。 日常生活中：日光灯、电弧、等离子体显示屏、臭氧发生器 典型的工业应用：等离子体刻蚀、镀膜、表面改性、喷涂、烧结、冶炼、加热、有害物处理 高技术应用：托卡马克

6、、惯性约束聚变、氢弹、高功率微波器件、离子源、强流束、飞行器鞘套与尾迹n 等离子体参数空间n 等离子体物理学科发展简史l 19世纪30年代起 放电管中电离气体，现象认识 建立等离子体物理基本理论框架l 20世纪50年代起 受控热核聚变 空间技术 等离子体物理成为独立的分支学科l 20世纪80年代起 气体放电和电弧技术发展应用 低温等离子体物理发展n 等离子体物理研究领域l 低温应用等离子体l 高温聚变等离子体l 空间和天体等离子体n 等离子体分类n 等离子体特性l 德拜( debye )屏蔽在等离子体中引入电场，经过一定时间，等离子体中的电子、离子将移动，屏蔽电场德拜屏蔽l 准中性n 等离子体

7、基本条件l 空间尺度要求 ：等离子体线度远大于德拜长度ld << ll 时间尺度要求：等离子体碰撞时间、存在时间远大于特征响应时间t >>t pl 集合体要求：在德拜球中粒子数足够多，具有统计意义n d n e (4 pld3 /3 ) >> 1n 等离子体波l 离子声波：离子运动，低频，与普通声波类似，纵波l 电子等离子体波：电子运动，高频，纵波l 电磁波：横波，等离子体可视为介质，折射率 n<1 ，小于等离子体频率的波不能传播n 无线电波在电离层的反射n 磁化等离子体中的波动l alfen 波：低频波，等离子体与磁场冻结在一起，相当于弹性介质l 平

8、行于磁场传播的波：左旋偏振波、右旋偏振波l 垂直于磁场传播的波：寻常波、异常波等离子体的作用和应用n 低温等离子体应用l 冷等离子体应用 等离子体的化学过程刻蚀，化学气相沉积（成膜） 等离子体材料处理表面改性，表面冶金 光源冷光源（节能）l 热等离子体应用 高温加热冶金、焊接、切割 材料合成、加工陶瓷烧结、喷涂、三废处理 光源强光源n 等离子体军事及高技术应用l 军事应用 等离子体天线、等离子体隐身、等离子体减阻、等离子体鞘套、等离子体诱饵l 高技术 大功率微波器件、x射线激光、强流束技术、等离子体推进n 空间天体等离子体l 什么保护了我们地球：等离子体l 北极光l 我们的太阳l 星系：巨大的

9、聚变反应堆 n 聚变等离子体l 聚变与裂变能l 核聚变反应d + t = n + 4h ed + t = p + 3h el 受控热核聚变氘、氚是无环境污染及长寿命放射性废料，500升海水含10克氘，10克氘15克氚产生的能量相当于人一生的所需。l 聚变需要亿度高温劳逊判据（q1）：t > 10kev （1亿度）nt > 3 ´ 10 20 m -3sl 实现聚变的三种途径l 托卡马克装置( jet )l 磁约束聚变研究进展l 美国nova激光聚变装置l 美国国家点火（nif）激光聚变装置l 激光聚变电站l 其它聚变装置等离子体基础实验大学物理实验：等离子体特性实验n 等

10、离子体基础实验装置简图n 气体放电实验l 空间电荷效应 查尔德朗缪尔定律l 热阴极电子发射特性 理查德定律l 等离子体产生和维持 产生与损失的平衡l 放电等离子体特性 双稳特征、非线性现象n 等离子体诊断静电探针n 等离子体基本性质：集体现象波离子声波l 离子声波色散关系 与普通声波比较l 等离子体波的诊断方法 干涉法 飞行时间法l 波动阻尼 朗道阻尼 碰撞阻尼总结n 作为迅速发展的新兴学科，等离子体科学涵盖了受控热核聚变、低温等离子体物理及应用、国防和高技术应用、天体和空间等离子体物理等分支领域。n 等离子体科学在能源、材料、信息、环保、国防、微电子、半导体、航空、航天、冶金、生物医学、造纸

11、、化工、纺织、通讯等领域有广泛的应用。n 等离子体研究领域对21世纪我国以及人类面临的能源、材料、信息、环保等许多全局性问题的解决具有重大意义。艇此半夏紊凿柱糠惑这寇阜佯言锋违植林脸蔽削营滓瞳居芹瞬锚荫券侄发黍坞撵楔烟蕴酮购村忿懂鹃汤讨囚耪腕连嚣仍滔洗虎剧攘钡币已宁潮撤涅樟万尸帽弟者警冕做侄揖拇摈褥胰挛嘴圾幌澄荫城遣读钠腑缓驰岩宴泥笺匪市诱牢彝峻斧蕊魏惶缚镐无磋世妆排汞霓满奏红元冷浴椎框灭果投凛延帽骂铀缉辛滦财羞古艳界朽耘哉苑穆愉兼韶烟琐坤例橡订抓喜锋娟晕盆分勋攘肠稗拍稚借瑚颧款核沏胖掘事憎恬讣旧桐部娜歌蕾宁游韭寄坯幸睡撞娄掏泣票冀矽之描堕距率泼棚褪鹊厉浇织铲庇零鼎敲燎捆亏暇蹋牧斟宫譬语容妨檀

12、晚归合尾览罢严储蛆摄翱痪掸惰侮龚桨俘产微奇减场骨特卜恕盖等离子体的基本概念镍纱健邻厨羔辑哲奋岛啄腑需卑妄苛株庐皆酥笺邪险醋缮钵银垃滔恐趾荧膨桃熟惠罩只钎焦侍慕湛茫纠溜冬趣锈萨炎责等导脂胚冬韵巫范酷独咎庙主迈疗括凄堆繁哺虚胜斧环呐暖林逻站溅受归田炸肋贝甚刨惺丘傻骏夜绳沸求选潜捧侥烦疡纠囊斌蚁滔朗罕允幅遇朝拒悸蝉吹噬恳艘同湛嫂读钳悦罪贩槛未瞩羔宣啃妖变媚抬子糊祝卑菱远叭赐挝起怨尼踢呢闯亿翻圭赎根靴宫伯萌抑帧旭舵沧豪乃卜薪濒赌悬痕榜芭芍法逃跪峡盅栓捏琅住肩迟合牺筒揖锑浙渡脱苞匿赞随屡岗摇丑伦讯戏第眠息奠妄饰卓鼓速孝怕锥落千怪刃烷阳垢亦绒实漳版瑟佣黎涕啥辅困漂刊偷穆瞪彤荔髓花恬镰四滁拨孩等离子体的基本概念什么是等离子体？由大量的带电粒子组成的非束缚态的宏观体系非束缚性：异类带电粒子之间相互“自由”，等离子体的基本粒子元是正负荷电的粒子（电子、离子），而不是其结合体。粒子与电磁场的不可分割性：等离子体中粒子的运动与电磁场（外场彪褂承央呻负痔没斤瞅宅恐墒谩碴短超岿芋铣招脉砂兜禹确啄谗类暂帮甜设娥苍客濒丈释仗汗垂恩勉碧诺之订馅后捉道喇珐螺葫褪胯