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等離子的構(gòu)成解讀
看似“神秘”的等離子體，其實(shí)是宇宙中一種常見(jiàn)的物質(zhì)，在太陽(yáng)、恒星、閃電中都存在等離子體，它占了整個(gè)宇宙的99%。21世紀(jì)人們已經(jīng)掌握和利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)產(chǎn)生來(lái)控制等離子體。最常見(jiàn)的等離子體是高溫電離氣體，如電弧、霓虹燈和日光燈中的發(fā)光氣體，又如閃電、極光等。金屬中的電子氣和半導(dǎo)體中的載流子以及電解質(zhì)溶液也可以看作是等離子體。在地球上，等離子體物質(zhì)遠(yuǎn)比固體、液體、氣體物質(zhì)少。在宇宙中，等離子體是物質(zhì)存在的主要形式，占宇宙中物質(zhì)總量的99%以上，如恒星(包括太陽(yáng))、星際物質(zhì)以及地球周?chē)碾婋x層等，都是等離子體。為了研究等離子體的產(chǎn)生和性質(zhì)以闡明自然界等離子體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律并利用它為人類(lèi)服務(wù)，在天體物理、空間物理、特別是核聚變研究的推動(dòng)下，近三、四十年來(lái)形成了磁流體力學(xué)和等離子體動(dòng)力學(xué)。
等離子體由離子、電子以及未電離的中性粒子的集合組成，整體呈中性的物質(zhì)狀態(tài)。等離子體可分為兩種：高溫和低溫等離子體。等離子體溫度分別用電子溫度和離子溫度表示，兩者相等稱(chēng)為高溫等離子體；不相等則稱(chēng)低溫等離子體。低溫等離子體廣泛運(yùn)用于多種生產(chǎn)領(lǐng)域。例如：等離子電視，嬰兒尿布表面防水涂層，增加啤酒瓶阻隔性。更重要的是在電腦芯片中的蝕刻運(yùn)用，讓網(wǎng)絡(luò)時(shí)代成為現(xiàn)實(shí)。
高溫等離子體只有在溫度足夠高時(shí)發(fā)生的。恒星不斷地發(fā)出這種等離子體，組成了宇宙的99%。低溫等離子體是在常溫下發(fā)生的等離子體（雖然電子的溫度很高）。低溫等離子體可以被用于氧化、變性等表面處理或者在有機(jī)物和無(wú)機(jī)物上進(jìn)行沉淀涂層處理。
等離子體（Plasma）是一種由自由電子和帶電離子為主要成分的物質(zhì)形態(tài)，廣泛存在于宇宙中，常被視為是物質(zhì)的第四態(tài)，被稱(chēng)為等離子態(tài)，或者“超氣態(tài)”，也稱(chēng)“電漿體”。等離子體具有很高的電導(dǎo)率，與電磁場(chǎng)存在極強(qiáng)的耦合作用。等離子體是由克魯克斯在1879年發(fā)現(xiàn)的，1928年美國(guó)科學(xué)家歐文·朗繆爾和湯克斯（Tonks）首次將“等離子體”（plasma）一詞引入物理學(xué)，用來(lái)描述氣體放電管里的物質(zhì)形態(tài)[1]。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，等離子體是具有高位能動(dòng)能的氣體團(tuán)，等離子體的總帶電量仍是中性，借由電場(chǎng)或磁場(chǎng)的高動(dòng)能將外層的電子擊出，結(jié)果電子已不再被束縛于原子核，而成為高位能高動(dòng)能的自由電子。
等離子體是物質(zhì)的第四態(tài)，即電離了的“氣體”，它呈現(xiàn)出高度激發(fā)的不穩(wěn)定態(tài)，其中包括離子(具有不同符號(hào)和電荷)、電子、原子和分子。其實(shí)，人們對(duì)等離子體現(xiàn)象并不生疏。在自然界里，熾熱爍爍的火焰、光輝奪目的閃電、以及絢爛壯麗的極光等都是等離子體作用的結(jié)果。對(duì)于整個(gè)宇宙來(lái)講，幾乎99．9%以上的物質(zhì)都是以等離子體態(tài)存在的，如恒星和行星際空間等都是由等離子體組成的。用人工方法，如核聚變、核裂變、輝光放電及各種放電都可產(chǎn)生等離子體。分子或原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由電子和原子核組成。在通常情況下，即上述物質(zhì)前三種形態(tài)，電子與核之間的關(guān)系比較固定，即電子以不同的能級(jí)存在于核場(chǎng)的周?chē)鋭?shì)能或動(dòng)能不大。
普通氣體溫度升高時(shí)，氣體粒子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，使粒子之間發(fā)生強(qiáng)烈碰撞，大量原子或分子中的電子被撞掉，當(dāng)溫度高達(dá)百萬(wàn)開(kāi)到1億開(kāi)，所有氣體原子全部電離。電離出的自由電子總的負(fù)電量與正離子總的正電量相等。這種高度電離的、宏觀上呈中性的氣體叫等離子體。
等離子體和普通氣體性質(zhì)不同，普通氣體由分子構(gòu)成，分子之間相互作用力是短程力，僅當(dāng)分子碰撞時(shí)，分子之間的相互作用力才有明顯效果，理論上用分子運(yùn)動(dòng)論描述。在等離子體中，帶電粒子之間的庫(kù)侖力是長(zhǎng)程力，庫(kù)侖力的作用效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)帶電粒子可能發(fā)生的局部短程碰撞效果，等離子體中的帶電粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)，能引起正電荷或負(fù)電荷局部集中，產(chǎn)生電場(chǎng)；電荷定向運(yùn)動(dòng)引起電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)。電場(chǎng)和磁場(chǎng)要影響其他帶電粒子的運(yùn)動(dòng)，并伴隨著極強(qiáng)的熱輻射和熱傳導(dǎo)；等離子體能被磁場(chǎng)約束作回旋運(yùn)動(dòng)等。等離子體的這些特性使它區(qū)別于普通氣體被稱(chēng)為物質(zhì)的第四態(tài)。
