플라즈마 — 유형, 속성 및 매개변수

플라즈마는 물질 응집의 네 번째 상태로, 전자와 양전하 및 음전하 이온이 서로의 전하가 거의 완전히 균형을 이루는 고도로 이온화된 가스입니다. 결과적으로 소량의 플라즈마에서 총 전하를 계산하려고 하면 0이 됩니다. 이 특성은 플라즈마를 전자 및 이온 빔과 구별합니다. 이러한 플라즈마의 성질을 준중성(quasi-neutrality)이라고 합니다.

따라서 (정의에 따라) 플라즈마는 구성 입자의 총 수에 대한 부피의 하전 입자 수의 비율에 따라 이온화 정도에 따라 특성화됩니다.

• 약한 이온화된 플라즈마(이온화된 입자의 부피 백분율의 일부);

• 적당히 이온화된 플라즈마(입자 부피의 몇 퍼센트가 이온화됨);

• 고도로 이온화됨(기체 부피 내 입자의 거의 100%가 이온화됨).

플라즈마의 종류 — 고온 및 가스 방전

플라즈마는 고온 및 가스 방전일 수 있습니다. 첫 번째는 고온 조건에서만 발생하고 두 번째는 가스로 희석되는 동안 발생합니다.아시다시피 물질은 네 가지 물질 상태 중 하나일 수 있습니다. 첫 번째는 고체, 두 번째는 액체, 세 번째는 기체입니다. 그리고 매우 가열된 가스는 다음 상태인 플라즈마 상태로 이동하기 때문에 물질 응집의 네 번째 상태로 간주되는 것은 플라즈마입니다.

플라즈마 볼륨에서 움직이는 가스 입자는 전하따라서 플라즈마가 전류를 전도하기 위한 모든 조건이 있습니다. 정상적인 조건에서 고정 플라즈마는 일정한 외부 전기장을 차폐합니다. 이 경우 전하의 공간적 분리가 볼륨 내부에서 발생하기 때문입니다. 그러나 플라즈마의 하전 입자는 절대 영도가 아닌 일정한 온도의 조건에 있기 때문에 준중성을 위반할 때 그보다 작은 규모에서 최소 거리가 있습니다.

가속 전기장에서 가스 방전 플라즈마의 하전 입자는 서로 다른 평균 운동 에너지를 갖습니다. 전자 가스의 온도는 플라즈마 내부의 이온 가스의 온도와 다르다는 것이 밝혀졌습니다. 따라서 가스 방전 플라즈마는 평형 상태가 아니며 비평형 또는 비등온 플라즈마라고 합니다.

재결합 과정에서 가스 방전 플라즈마의 하전 입자 수가 감소함에 따라 전기장에 의해 가속된 전자에 의한 충격 이온화 과정에서 새로운 하전 입자가 즉시 형성됩니다. 그러나 적용된 전기장이 꺼지면 가스 방전 플라즈마는 즉시 사라집니다.

고온 플라즈마는 등온 또는 평형 플라즈마입니다. 이러한 플라즈마에서 재결합으로 인한 하전 입자 수의 감소는 열 이온화로 인해 보완됩니다.이것은 특정 온도에서 발생합니다. 플라즈마를 구성하는 입자의 평균 운동 에너지는 여기에서 동일합니다. 별과 태양은 고온 플라즈마(수천만 도의 온도)로 만들어집니다.

플라스마가 존재하기 시작하려면 그 체적에서 하전 입자의 특정 최소 밀도가 필요합니다. 플라즈마 물리학은 부등식 L >> D에서 이 숫자를 결정합니다. 하전 입자의 선형 크기 L은 각 플라즈마 전하의 쿨롱 필드 스크리닝이 발생하는 거리인 Debye 스크리닝 반경 D보다 훨씬 큽니다.

혈장의 성질

플라즈마의 정의 특성에 대해 말하면 다음을 언급해야 합니다.

• 높은 수준의 가스 이온화(최대 — 완전 이온화);

• 제로 총 플라즈마 전하;

• 높은 전기 전도성;

• 빛나는;

• 전기장 및 자기장과의 강한 상호 작용;

• 플라즈마 내부의 전자의 고주파(약 100MHz) 진동으로 플라즈마 전체 부피의 진동을 유발합니다.

• 엄청난 수의 하전 입자의 집단적 상호 작용 (일반 가스에서와 같이 쌍이 아님).

플라즈마의 물리적 특성에 대한 지식을 통해 과학자들은 성간 공간(주로 플라즈마로 채워짐)에 대한 정보를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 통제된 열핵융합 설비(고온 플라즈마에 기반한 중수소 및 삼중수소).

저온 플라즈마(100,000K 미만)는 이미 로켓 엔진, 가스 레이저, 열전자 변환기 및 열 에너지를 전기 에너지로 변환하는 MHD 발전기에 사용됩니다.Plasmatrons에서는 금속 용접 및 화학 산업을 위해 저온 플라즈마를 얻습니다. 여기서 다른 방법으로는 불활성 가스 할로겐화물을 얻을 수 없습니다.