Адкрыць галоўнае меню
Плазменная лямпа, якая ілюструе некаторыя з найбольш складаных плазменных з'яў, уключаючы філаментацыю. Свячэнне плазмы абумоўлена пераходам электронаў з высокаэнергетычнага стану ў стан з нізкай энергіяй пасля рэкамбінацыі з іонамі. Гэты працэс прыводзіць да выпраменьвання са спектрам, які адпавядае ўзбуджанаму газу.

Пла́зма (ад грэч.: πλάσμα «вылепленае», «аформленае») — чацвёрты агрэгатны стан рэчыва, які характарызуецца высокай ступенню іанізацыі яго часціц пры роўнасці канцэнтрацый дадатна і адмоўна зараджаных часціц.

Плазма, якая ўтрымлівае электроны і дадатныя іоны, называюць электронна-іоннай. Калі ў плазме побач з зараджанымі часціцамі маюцца і нейтральныя малекулы, то яе называюць часткова іанізаванай. Плазма, якая складаецца толькі з зараджаных часціц, называюць цалкам іанізаванай.

У маштабах Сусвету плазма — найбольш распаўсюджаны агрэгатны стан рэчыва. З яе складаюцца Сонца, зоркі, верхнія пласты атмасферы і радыяцыйныя паясы Зямлі. Паўночныя ззянні і святло ў люмінесцэнтных лямпах з'яўляюцца вынікам працэсаў, якія адбываюцца ў плазме.

Плазма шырока ўжываецца ў вытворчасці пры рэзцы і шліфоўцы металаў, траўленні розных паверхняў, увядзенні легіруючых дадаткаў у паўправаднікі, нанясенні ахоўных і ўмацоўных пакрыццяў.

Перспектывы выкарыстання плазмы навукоўцы звязваюць з новымі спосабамі вытворчасці энергіі: магнітагідрадынамічнае (МГД) пераўтварэнне ўнутранай энергіі ў электрычную і кіраваная тэрмаядзерная рэакцыя сінтэзу.

У МГД-генератары механічная энергія струменя электраправоднай вадкасці (ці газу) пераўтвараецца ў электрычную.

Высокатемпературная плазмаПравіць

Высокатэмпературная плазма, якая вынiкае з тэрмічнай іянізацыі, з'яўляецца раўнаважкай або, іншымі словамі, ізатэрмічны плазмай. Ступень яе іянізацыі вельмі вялікая, дзякуючы чаму яна з'яўляецца вельмі добрым правадыром - праводнасць высокатэмпературнай плазмы супастаўная з праводнасцю металаў.

Высокатэмпературная плазма, якая вынiкае з тэрмічнай іянізацыі, з'яўляецца раўнаважкай або, іншымі словамі, ізатэрмічны плазмай. Ступень яе іянізацыі вельмі вялікая, дзякуючы чаму яна з'яўляецца вельмі добрым правадыром - праводнасць высокатэмпературнай плазмы супастаўная з праводнасцю металаў.

Высокатэмпературная плазма з'яўляецца генератарам прамяністай энергіі. Спектр яе істотна адрозніваецца ад спектру абсалютна чорнага цела. У спектры плазмы прысутнічаюць тармазныя выпраменьвання, абумоўленае тармажэннем электронаў у поле іёнаў рекомбинационное выпраменьванне, абавязаная працэсу адукацыі нейтральных атамаў з іёнаў і электронаў, а таксама выпраменьванне узбуджаных іёнаў і атамаў. Акрамя таго, згаданае вышэй ларморовское кручэнне электронаў у магнітным полі прыводзіць да так званага Бэтатрон выпраменьвання.[1]

ГісторыяПравіць

Упершыню плазма была распазнана і апісана ў 1879 годзе Уільямам Круксам, які назіраў яе ў адмысловай трубцы been і назваў плазму «прамяністай матэрыяй» (англ.: radiant matter)[2]. Назву «плазма» прапанаваў Ірвінг Ленгмюр у 1928 годзе[3], магчыма таму што яркі разрад, запаўняючы аб'ём трубкі, прымаў яе форму (грэч.: πλάσμα — вылепленае, адлітае, адфармаванае)[4]. Лангмюр апісаў свае назіранні так:

За выключэннем вобласці каля электродаў, дзе ёсць «абалонкі», у якіх вельмі мала электронаў, іанізаваны газ утрымлівае іоны і электроны ў прыкладна роўных колькасцях, так што выніковы прасторавы зарад вельмі малы. Мы будзем карыстацца словам «плазма» для апісання гэтай вобласці з ураўнаважанымі зарадамі іонаў і электронаў.

Матэматычныя мадэліПравіць

Уласцівасці плазмы ў знешніх палях апісваюцца кінетычным ураўненнем Больцмана (гл. кінетычная тэорыя газаў) і сістэмай ураўненняў Максвела, у якія ўваходзяць самаўзгодненыя (пэўным спосабам усярэдненыя) электрычныя і магнітныя палі. Калі ўласна плазменныя эфекты неістотныя, карыстаюцца больш грубымі прыбліжэннямі магнітнай гідрадынамікі. Многія ўласцівасці, характэрныя для плазмы, маюць таксама сукупнасці носьбітаў зараду ў паўправадніках і металах; іх асаблівасць — магчымасць існавання пры нізкіх (для газавай плазмы) тэмпературах — пакаёвай і ніжэй.

Асноўныя характарыстыкі плазмыПравіць

Усе велічыні дадзены ў Гаўсавых СГС адзінках за выключэннем тэмпературы, якая дадзена ў эВ і масы іонаў, якая дадзена ў адзінках масы пратона  ; Z — зарадны лік; k — пастаянная Больцмана; λ — даўжыня хвалі; γ — адыябатычны індэкс; ln Λ — Кулонаўскі лагарыфм.

ЧастотыПравіць

  • Лармарава частата электрона, вуглавая частата кругавога руху электрона ў плоскасці перпендыкулярнай магнітнаму полю:
 
  • Лармарава частата іона, вуглавая частата кругавога руху іона ў плоскасці перпендыкулярнай магнітнаму полю:
 
  • плазменная частата (частата плазменных ваганняў), частата з якой электроны вагаюцца каля становішча раўнавагі, быўшы зрушанымі адносна іонаў:
 
  • іонная плазменная частата:
 
  • частата сутыкненняў электронаў
 
  • частата сутыкненняў іонаў
 

ДаўжыніПравіць

  • Дэ-Бройлева даўжыня хвалі электрона, даўжыня хвалі электрона ў квантавай механіцы:
 
  • мінімальная адлегласць збліжэння ў класічным выпадку — мінімальная адлегласць, на якую могуць зблізіцца дзве зараджаныя часціцы пры лабавым сутыкненні і пачатковай скорасці, якая адпавядае тэмпературы часціц, калі не ўлічваць квантава-механічныя эфекты:
 
  • гірамагнітны радыус электрона, радыус кругавога руху электрона ў плоскасці, перпендыкулярнай магнітнаму полю:
 
  • гірамагнітны радыус іона, радыус кругавога руху іона ў плоскасці перпендыкулярнай магнітнаму полю:
 
  • памер скін-слоя плазмы — адлегласць, на якую электрамагнітныя хвалі могуць пранікаць у плазму:
 
  • Радыус Дэбая (даўжыня Дэбая) — адлегласць, на якую электрычныя палі экраніруюцца за кошт пераразмеркавання электронаў:
 

СкорасціПравіць

  • цеплавая скорасць электрона, формула для ацэнкі скорасці электронаў пры размеркаванні Максвела. Сярэдняя скорасць, найбольш імаверная скорасць і сярэднеквадратычная скорасць адрозніваюцца ад гэтага выраза толькі пастаяннымі множнікамі парадку адзінкі:
 
 
  • скорасць іоннага гуку, скорасць падоўжных іонна-гукавых хваль:
 
 

Безразмерныя велічыніПравіць

  • квадратны корань з адносіны мас электрона і пратона:
 
  • Лік часціц у сферы Дэбая:
 
  • адносіна Альфвенаўскай скорасці да скорасці святла
 
  • адносіна плазменнай і лармараўскай частот для электрона
 
  • адносіна плазменнай і лармараўскай частот для іона
 
  • адносіна цеплавой і магнітнай энергій
 
  • адносіна магнітнай энергіі да энергіі спакою іонаў
 

ІншаеПравіць

  • Бомаўскі каэфіцыент дыфузіі
 
  • Папярочнае супраціўленне Спітцэра
 

Гл. таксамаПравіць

Зноскі

  1. Высокатэмпературная плазма http://www.ngpedia.ru/id257887p1.html
  2. Крукс прачытаў лекцыю ў Брытанскай навуковай асацыяцыі, у Шэффілдзе, у пятніцу, 22 жніўня 1879 [1] [2]
  3. 3,0 3,1 Langmuir, I. (1928). "Oscillations in Ionized Gases". Proceedings of the National Academy of Sciences 14 (8): 627. doi:10.1073/pnas.14.8.627. 
  4. Brown, Sanborn C. (1978). "Chapter 1: A Short History of Gaseous Electronics". in HIRSH, Merle N. e OSKAM, H. J.. Gaseous Electronics. 1. Academic Press. ISBN 978-0-12-349701-7. 

ЛітаратураПравіць

  • Плазма // Беларуская энцыклапедыя: У 18 т. Т. 12: Палікрат — Праметэй / Рэдкал.: Г. П. Пашкоў і інш. — Мн.: БелЭн, 2001. С. 400—401.
  • Арцимович Л. А. Элементарная физика плазмы. 3 изд. М., 1969.
  • Трубников Б. А. Введение в теорию плазмы. Ч. 1—3. М., 1969—78.
  • Основы физики плазмы. Т. 1—2. М., 1983—84.
  • Чен Ф. Ф. Введение в физику плазмы: Пер. с англ. М., 1987.