2009年3月12日 星期四

電漿介紹

人類對物質第四態──電漿的認識比對其他三態要晚得多,主要是因為在地球表面的自然環境中,電漿出現的機會不是很多。但是,隨著科學技術的發展和社會的進步,人類與電漿接觸的機會越來越多,人造電漿在實驗室和工業界大量出現,人類對電漿的依賴也越來越大。電漿研究對基本物理發展很重要,同時也因被廣泛地應用而呈現出更為廣闊的前景。

氣體放電:實驗是電漿研究始於1830年代,法拉第(Michael Faraday,1791-1867)研究氣體的光輝放電效應。對大氣流真空管的需求打開了電漿應用的大門,從此電漿開始在工業生產中得到應用。最常見的有日光燈、霓虹燈、電漿顯示器,以及其他各種的電漿光源。此外,在電漿焊接、汞整流器,引燃管、火花隙等也會用到電漿。

電磁波源:帶電粒子在磁場中要在垂直於磁場的平面上做圓周運動,它的加速度方向是垂直於本身的速度方向。有加速度的帶電粒子會輻射電磁波,只是非單一頻率,強度也弱。若將一電子束射入磁場中,因為迴旋運動有固有頻率,而且電漿強耦合產生集體效應,所以可以產生很強的單頻集體電磁輻射,成為電磁波源。

值得特別一提的是,愛因斯坦的相對論指出電子質量和其能量狀態有關。電子束中的電子在和電磁波作用時能量變化,造成迴旋頻率會隨之變化而產生群聚效應增進輻射效能,這個效應稱為迴旋梅射。當外加磁場配置改變成垂直於原來電子束的行進方向而且磁場方向交錯地改變時,電子束運動也會有另一種相似的固定頻率的週期運動,而產生單頻集體輻射效應,這就是自由電子雷射的工作原理。這樣的電磁波源具有功率高、頻率高、定向性好的特點,在科學研究和工業生產中被廣泛應用。例如,在磁約束受控核融合研究中,不同頻率的這種電磁波可用來加熱電漿,以提升溫度,從而增加核融合反應的速率。


資料轉貼:http://www.nsc.gov.tw/_NewFiles/popular_science.asp?add_year=2003&popsc_aid=45
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