Plazmové parametry definovat různé charakteristiky a plazma, elektricky vodivá sbírka nabité částice který odpovídá kolektivně na elektromagnetické síly. Plazma má obvykle podobu mraků podobných neutrálnímu plynu nebo je nabitá iontové paprsky, ale může zahrnovat i prach a zrna.[1] Chování těchto částicových systémů lze studovat statisticky.[2]
Základní parametry plazmy
Všechna množství jsou v Gaussian (cgs ) jednotky kromě energie a teplota vyjádřeno v eV a iontové hmotnosti vyjádřené v jednotkách proton Hmotnost
;
je stav nabití;
je Boltzmannova konstanta;
je vlnové číslo;
je Coulombův logaritmus.
Frekvence
- elektronová gyrofrekvence, úhlová frekvence kruhového pohybu elektronu v rovině kolmé na magnetické pole:

- iontová gyrofrekvence, úhlová frekvence kruhového pohybu iontu v rovině kolmé na magnetické pole:

- frekvence elektronové plazmy, frekvence, s jakou elektrony kmitají (plazmová oscilace ):

- frekvence iontové plazmy:

- rychlost zachycování elektronů:

- rychlost zachycování iontů:

- rychlost srážek elektronů v kompletně ionizovaných plazmech:

- rychlost srážky iontů v kompletně ionizovaných plazmech:

Délky
- elektronová tepelná de Broglieho vlnová délka, přibližný průměr vlnová délka de Broglie elektronů v plazmě:

- klasická vzdálenost nejbližšího přiblížení, nejblíže k tomu, že dvě částice s elementárním nábojem se k sobě navzájem přiblíží, pokud se přiblíží čelně a každá z nich má rychlost typickou pro teplotu, přičemž ignoruje kvantově mechanické účinky:

- elektronový gyroradius, poloměr kruhového pohybu elektronu v rovině kolmé na magnetické pole:

- ion gyroradius, poloměr kruhového pohybu iontu v rovině kolmé na magnetické pole:

- plazma hloubka kůže (nazývaný také elektron setrvačná délka ), hloubka v plazmě, do které může elektromagnetické záření pronikat:

- Délka debye, měřítko, ve kterém jsou elektrická pole stíněna redistribucí elektronů:

- iontová setrvačná délka, měřítko, ve kterém se ionty oddělují od elektronů a magnetické pole zmrzne do elektronové tekutiny, spíše než do hromadné plazmy:

- znamená volnou cestu, průměrná vzdálenost mezi dvěma následnými srážkami elektronu (iontu) se složkami plazmy:
, kde
je průměrná rychlost elektronu (iontu) a
je elektron nebo ion rychlost kolize.
Rychlosti
- elektronová tepelná rychlost, typická rychlost elektronu v a Distribuce Maxwell – Boltzmann:

- iontová tepelná rychlost, typická rychlost iontu v a Distribuce Maxwell – Boltzmann:

- iontová rychlost zvuku, rychlost podélných vln vyplývající z hmotnosti iontů a tlaku elektronů:
, kde
je adiabatický index - Alfvén rychlost, rychlost vlny vyplývající z hmotnosti iontů a obnovovací síly magnetického pole:
v cgs Jednotky,
v SI Jednotky.
Bezrozměrný
„Slunce ve zkumavce“. The
Farnsworth-Hirsch Fusor během provozu v tzv. „hvězdném režimu“ charakterizovaném „paprsky“ zářící plazmy, které vyzařují z mezer ve vnitřní mřížce.
- počet částic v Debye sféře

- Poměr Alfvén k rychlosti světla

- poměr frekvence elektronové plazmy k gyrofrekvenci

- poměr iontové plazmy k gyrofrekvenci

- - poměr tepelného tlaku k magnetickému tlaku, nebo beta, β

- energie magnetického pole na iontová klidová energie poměr

Kolize
Ve studii o tokamaky, kolize je bezrozměrný parametr který vyjadřuje poměr elektronového iontu frekvence kolizí do orbit banánů frekvence.
The plazma kolize
je definován jako[3][4]

kde
označuje elektronový ion frekvence kolizí,
je hlavní poloměr plazmy,
je inverzní poměr stran, a
je bezpečnostní faktor. The plazma parametry
a
označit, v tomto pořadí, Hmotnost a teplota z ionty, a
je Boltzmannova konstanta.
Teplota elektronu
Teplota je statistická veličina, jejíž formální definice je

nebo změna vnitřní energie s ohledem na entropie, udržující konstantní objem a počet částic. Praktická definice pochází ze skutečnosti, že atomy, molekuly nebo jakékoli částice v systému mají průměrnou kinetickou energii. Průměr znamená průměrovat kinetickou energii všech částic v systému.
Pokud rychlosti skupiny elektrony, např. v plazma, následujte a Distribuce Maxwell – Boltzmann, pak teplota elektronů je definován jako teplota této distribuce. U jiných distribucí, u nichž se nepředpokládá, že jsou v rovnováze nebo mají teplotu, se dvě třetiny průměrné energie často označují jako teplota, protože pro distribuci Maxwell – Boltzmann se třemi stupně svobody,
.
The SI jednotkou teploty je kelvin (K.) elektronvolt (eV). Každý kelvin (1 K) odpovídá 8 617 333 262 ... × 10−5 eV; tento faktor je poměr Boltzmannova konstanta do základní náboj.[5] Každý eV odpovídá 11 605 kelvinů, které lze vypočítat vztahem
.
Teplota elektronů v plazmě může být o několik řádů vyšší než teplota neutrálních druhů nebo ionty. To je výsledek dvou skutečností. Nejprve mnoho zdroje plazmy zahřívejte elektrony silněji než ionty. Za druhé, atomy a ionty jsou mnohem těžší než elektrony a přenos energie ve dvou tělech srážka je mnohem efektivnější, pokud jsou masy podobné. Proto se ekvilibrace teploty děje velmi pomalu a během časového rozsahu pozorování ji není dosaženo.
Viz také
Reference
- ^ Peratt, Anthony, Fyzika plazmatického vesmíru (1992);
- ^ Parks, George K., Fyzika vesmírných plazmatu (2004, 2. vyd.)
- ^ Nucl. Fusion, sv. 39, č. 12 (1999)
- ^ Wenzel, K a Sigmar, D .. Nucl. Fusion 30, 1117 (1990)
- ^ Mohr, Peter J .; Newell, David B .; Taylor, Barry N .; Tiesenga, E. (20. května 2019). "CODATA Energetický konverzní faktor: Faktor X pro vztah K k eV ". Reference NIST o konstantách, jednotkách a nejistotě. Národní institut pro standardy a technologie. Citováno 11. listopadu 2019.