物质由分子构成,分子由原子构成,原子由带正电的原子核和围绕它的、带负电的电子构成。当被加热到足够高的温度或其他原因,外层电子摆脱原子核的束缚成为自由电子,就像下课后的学生跑到操场上随意玩耍一样。电子离开原子核,这个过程就叫做“电离”。这时,物质就变成了由带正电的原子核和带负电的电子组成的、一团均匀的“浆糊”,因此人们戏称它为离子浆,这些离子浆中正负电荷总量相等,因此它是近似电中性的,所以就叫等离子体。它广泛存在于宇宙中,常被视为是除了固、液、气外,物质存在的第四态。等离子体是一种导电体,利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。
等离子体和普通气体性质不同,普通气体由分子构成,分子之间相互作用力是短程力,仅当分子碰撞时,分子之间的相互作用力才有明显效果,理论上用分子运动论描述。在等离子体中,带电粒子之间的库仑力是长程力,库仑力的作用效果远远超过带电粒子可能发生的局部短程碰撞效果
可以利用共振现象来加强等离子体的离化:将等离子体置于875Gs(高斯)的磁场中,电子受洛伦兹力发生回旋运动,若在此区域存在2.45GHz的微波,电子通过共振吸收机制获得能量,从而电离或激发中性粒子,从而形成高密度的电子回旋共振低温等离子体,这种放电可以在低气压下进行。具体涉及到的公式如下:f =eB/(2π)这公式表示电子回旋运动的频率,e是电子的电荷量,是电子质量,B表示磁场大小,其中电子电荷和电子质量是恒定值,当磁场为875 Gs(高斯)时,旋转频率恰好是2.45 GHz。
等离子体的科普知识
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