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奧坤鑫:淺談等離子體物理的主要內容
2016.10.19
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  【真空等離子設備】等離子體物理的主要內容:
 
  (1)單粒子運動
 
  主要研究單個帶電粒子在外磁場中的運動。在均勻恒定磁場中,帶電粒子運動很簡單。平行磁場的是等速運動,垂直磁場的是繞磁力線的圓運動(拉莫爾圓),即帶電粒子的回旋運動。
 
  如果除磁場外,還有其他外力F,則粒子除沿磁場運動外,在垂直磁場方向,一面作回旋運動,一面作漂移運動。
 
  漂移運動是拉莫爾圓的圓心(即導向中心)垂直于磁場的運動,可以由靜電力或重力引起。對于非均勻磁場,漂移也可以由磁場梯度和磁場的曲率等引起。【等離子Plasma
 
  靜電力引起的正負電荷的漂移相同,因而不形成電流。而非靜電力引起的正負電荷的漂移是相反的,會形成電流。
 
  當磁場隨時間及空間變化十分緩慢時,可以把粒子運動看成是回旋運動和導向中心運動的疊加。為使問題簡化起見,可以不考慮快速的回旋運動而只考慮導向中心的運動,這就是漂移近似。在粒子軌道理論中,主要就是采用漂移近似來研究粒子的運動。
 
  在緩變磁場中,有三個絕熱不變量,其中比較重要的一個是粒子的磁矩 是垂直于磁場B的速度分量,m是質量。這個性質和帶電粒子在磁力作用下動能不變,使得帶電粒子會被一定形態的非均勻磁場約束住。
 
  例如地磁場就能約束帶電粒子形成地球輻射帶(范艾倫帶)。受控熱核聚變的磁鏡裝置也是利用了這個性質來約束等離子體的。【常壓等離子設備
 
  (2) 波動
 
  這是等離子體的基本運動形態,因此對等離子體中的波的研究具有極為重要的意義。此外,由于波提供了理論與實驗的聯系,一旦了解波動,就可用波來測量等離子體的各種參量,還可利用波來改變等離子體的狀態,如用波來加熱或約束等離子體。
 
  而且,研究波動有著明顯的實用意義,例如波在電離層中的傳播等。波動還和不穩定性等問題緊密關聯,因為不穩定性往往表現為振幅隨時間增長的波。
 
  等離子體中的波動模式非常復雜。既有橫波(波矢k與電場E垂直),也有縱波(k與E平行),也有非橫非縱的波。有橢圓偏振波,也有圓偏振和線偏振波。波的相速可以大于、等于或小于真空光速 c 。波的群速和相速可以平行、不平行或反平行。【等離子處理機



 
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