航天技术中的等离子体

 等离子体是继固体、液体、气体之后物质的第四种形态。在这种物态中,存在一定数量的自由带电粒子,带电粒子间以及它们与电磁场的长程电磁相互作用使得等离子体有别于其他物质形态。等离子体的最常见形式是电离气体,能使气体电离的机制则是多种多样的。     

尘埃等离子体

 尘埃等离子体是一种复杂的物质形态,由普通的等离子体和悬浮在其中的固体颗粒组成。一般的等离子体由带负电的电子和带正电的离子组成,再加入固体颗粒就形成三组分的物质(图1)。等离子体中的作用主要是静电的相互作用,而悬浮在等离子体中的颗粒一般也是带电的,所以这些颗粒也参与了与其他两种粒子的相互作用,使这种物质形态内的过程更复杂。     

理论物理所专题讲座(Colloquium)简况

 去年9月13日,北京大学物理系高崇寿教授应邀作了专题报告《夸克胶子等离子体》。众所周知,我们生活的物质世界以三种形态存在:固态、液态和气态.实验上实现的电离等离子体可以称为物质的第四种态.近年来,物理学家提出还可能存在第五种物质形态--夸克胶子等离子体(quark-gluon-plasma,简称QGP).     

等离子体隐形技术及其在军事上的应用－物理学与军事科技之二

目前,一种新概念隐形技术--等离子体隐形术正在秘密研制开发中.这种等离子体隐形术,是利用等离子体来规避探测系统的一种新技术.等离子体是广泛存在于自然界中的一种电中性的电离气体.它是继物质存在的固体、液体、气体三种形态之后出现的第四种物质形态,具有数密度近似相等的自由电子和正离子.其产生和运动主要受电磁场力的作用与支配,对电磁波的传播有很大的影响.     

人类能创造自己的太阳吗?

 除固体、液体、气体外,物质还有第四种形态.这是一般人所不知道的“等离子体”.等离子体是一种什么东西呢?我们知道,在加热物体时,随着物体内部的粒子不断获得越来越多的动能,物质结构便会逐步遭到破坏:固体变成     

等离子体与等离子体物理学

等离子体科学现在越来越引起人们的浓厚兴趣.这是由于它在许多重要领域中所起的重要作用所决定的,同时也是由于它和解决某些重大的科学技术问题有密切关系所致.例如空间研究、天体物理、开发宇苗、离子推进、直接发电、气体激光研究以及受控热核反应等等,这些都是和等离子体分不开的. 一、什么是等离子体 物质的三态(固态、液态、气态)是大家熟知的.物质的第四态是什么?古代人认为世界是由土、水、空气和火这四种基元组成的.土、水和空气是上面所说的物质三态,而火则相当于物质的第四态.我们知道.随着外界条件的变化.物质会发生状态的改变.…     

调制磁场清除柱形等离子体发生器中的尘埃颗粒

利用流体模型，计算了调制磁场作用下，圆柱形等离子体发生器中电子、离子及尘埃的运动情况．数值模拟结果表明，尘埃颗粒随着调制磁场频率的改变，产生两种不同的运动方式：pulse运动和除尘运动．解释了pulse运动产生的机理，并提出了柱形等离子体发生器中利用调制磁场清除尘埃颗粒的方法． 关键词： 尘埃颗粒 调制磁场     

稳态装置中的尘埃等离子体状态

介绍了用于研究尘埃等离子体中波的直流放电的尘埃等离子体装置,该装置能产生长约３０ｃｍ,直径约８．４ｃｍ的尘埃等离子体柱。在等离了体中加入尘埃后,朗缪尔探针的饱和电流明显降低。尘埃所带负电量与电机转速成正比,可达到等离子体负电量的４０％。     

低温等离子体

 一、等离子体通常,我们接触到的物质大多是处在固态、液态和气(汽)态,即所谓物质的三态,而等离子态可以说是物质的第四态.所谓等离子体(Plasma)一词原意是血浆、原生质。1927年,Langmair在研究汞的电离时,他将放电的气体称为等离子体.实际上,应该说,气体放电中那部分由于部分气体被电离而产生的电子和正离子密度相等的物质才称为等离子体.但是,这一概念往往被人们混淆,在很多情况下,往往把电离了的气体统称为等离子体.     

两种带电尘埃颗粒的等离子体鞘层玻姆判据

采用流体方程和尘埃充电自洽模型研究了鞘边含有两种尘埃颗粒的等离子体玻姆判据. 通过拟牛顿法数值模拟了鞘边两种尘埃颗粒的存在对尘埃自身充电以及离子马赫数的影响. 两种尘埃颗粒中含量较少的尘埃颗粒数密度的增加, 导致两种尘埃颗粒表面悬浮势一个降低, 一个升高. 含量较少的尘埃颗粒的数密度越多和半径越小, 都会导致离子马赫数增大. 另外鞘边无论何种尘埃颗粒的速度增加, 鞘边离子马赫数都将减小. 关键词： 等离子体鞘层 尘埃颗粒 玻姆判据     

近代物理讲座第五讲 等离子体物理与受控热核反应简介

一、什么是等离子体1.等离子体是物质的第四态 随着温度的升高,一般物质可经历固态、液态和气态,统称物质三态.在很高温度下,中性的分子和原子将离解和离化,变成电子和离子,物质进入一种新的状态——等离子体态.因此,等离子体可称为物质的第四态. 如上所述,等离子体就是由电子和离子组成的混合物(在未完全电离的等离子体中,还可包括一部分中性的原子和分子).电子和离子分别带负、正电荷,但是它们的电荷总量是相等的,因此从总体来看,等离子体还是呈电中性的.需要指出,并非所有包含电子、离子的气体都能称为等离子体,这里有一个量的要求,称为…     

物质的形态

 一、导言
我们生活在一个丰富多彩的物质世界中,对物质现象的理解是物理学的根本目的。传统的物质状态指的是气体、液体和固体三种状态,因为人类,当然包括所有的生命,发生的基本前提是水的存在,水的三态早为人类所熟悉。大致说来,传统的固液气三态是依据物质中分子(对一些物质来说是原子)之间空间关系的不同来划分的。固体中的分子之间有固定的空间关系,固体有维持其体积和形状的能力;液体中的分子有一定的短程序,液体有固定的体积,却不能保持其形状; 气体分子间作用力很弱,气体总是充满空间。换个角度思考,传统物质可以根据其中组成单元之间的特征距离x_ij同距离的变化δ_ij 之间的比较来定义。对于气体, 不管分子间距多大,分子的活动空间由限制它的容器的尺寸L 决定,δ_ij≡L;对于固体,则有δ_ij～0,这也是研究固体的力学性质时可以当作弹性体处理的原因。物质第四态等离子体,虽然在自然界中大量存在,如太阳的一些部分、闪电引起的气体放电等,但人们并不知道。人类最早认识到的等离子体是在实验室人工实现的。其实,物质的形态远比这所谓的四态要复杂,宇宙形成初期的物质状态：一些星体内部的物质,烟、雾、泡沫与泥沙等胶体物质,反物质与暗物质等,都无法纳入固液气加等离子体式的物质状态划分,更不用说生命这种能够自修复、自复制的神奇物质体系。本文拟就物质的形态作一个尽可能全面的,因而难免是浮光掠影式的介绍,希望能带给读者关于物质形态的一个粗略轮廓,激发起读者研究物质形态的兴趣。物质世界比我们能想象的要复杂得多,有趣得多,认识物质的形态和形态间的转变为物理学的研究和学习提供了一个非常自然的角度。     

等离子体及其应用

 1879年英国的克鲁克斯首次采用了“物质第四态”这一名词对气体放电管中的电离气体进行了描述。1928年美国的朗缪尔正式引入了“等离子体”的概念,于是等离子体物理学开始问世。今天,等离子体的严格定义应该理解为“是由大量自由电子或负离子和正离子,也可能还有一些中性的原子和分子所组成的、在整体上表现为电中性的宏观体系。”根据物质结构的理论,原子、分子或分子团相互以不同的键力相结合,构成物质不同的形态。固体内粒子间的结合力较强,形成晶格。当粒子的平均动能大于晶格中粒子的结合能时,固体则转变为液体。液体内粒子间结合力较弱。     

尘埃颗粒与等离子体鞘层相互作用的数值模拟

通过求解一维稳态的尘埃等离子体鞘层模型,得到了等离子体鞘层势、正离子密度、电子密度和尘埃颗粒密度随一维横向的分布,Bohm判据及鞘层边界无量纲Bohm速度随尘埃密度的变化曲线,尘埃颗粒的带电量和尘埃密度的关系,尘埃颗粒的温度对尘埃颗粒自身在鞘层中分布的影响。结果表明,随着尘埃密度的增加,鞘层的厚度在减小,鞘层内的电子密度在下降,而且尘埃颗粒的带电量也在逐渐减少;随着尘埃温度的增加,鞘层的厚度减小,电子密度下降,而且鞘层附近的尘埃颗粒在逐渐增多。     

非均匀磁场尘埃等离子体中颗粒的复杂运动

本文研究了在非均匀磁场尘埃等离子体中不规则尘埃颗粒的复杂运动, 包括圆滚运动、尖头圆滚运动、圆周运动以及波浪运动等. 放置在电极上的圆柱形磁铁的主要作用是改变鞘层的径向分布, 进而对颗粒产生径向约束, 使尘埃颗粒悬浮于圆柱形磁铁周围, 其磁场并不足以磁化颗粒使其做圆滚运动. 通过与球形尘埃颗粒的对比实验发现, 圆滚运动是不规则尘埃颗粒在等离子体中特有的一种运动. 我们提出了一种新的机理: 由于不规则颗粒的自旋而引起的横向反Magnus力对颗粒的圆滚运动起了重要的作用. 文中通过受力分析定性地对实验中观察到的非球形颗粒的各种运动给出了合理的解释.     

等离子体科学技术应用专题系列介绍——第七讲 低温等离子体及其在材料表面改性中的应用

一、低温等离子体概述 等离子体是一种电离的气态物质,称为物质第四态,宇宙中99.9%的物质都处于等离子体态.它由带电的电子、离子和中性粒子组成.粒子之间不断碰撞发生能量交换,同类粒子之间容易通过碰撞交换能量达到热力学平衡,因而有电子温度Tc,离子温度T1气体温度Ts按照研究的不同目的,等离子体可以作不同的分类.根据温度分为高温等离子体和低温等离子体.当电子温度105-108K时,称为高温等离子体,属于热力学平衡或局部热力学平衡等离子体,如太阳上的等离子体和核聚变等离子体等.当电子温度为3×102-105K时称为低温等离子体.低温等离子体…     

最大和最小的和谐统一——夸克-胶子等离子体

 物质除固态、液态和气态外,还有第四态叫等离子体,通常所说的等离子体是电-等离于体。我们这里要介绍的夸克-胶子等离子体,是不同于电-等离子体的。理论上,夸克和胶子存在于强于物质中,在强子内部,它们几乎是自由的。实验上,虽说有迹象表明它们的存在,但是至今尚未在大于强子的尺度上见到夸克和胶子。     

尘埃等离子体

尘埃等离子体物理是近十年里等离子体学科中一个活跃的分支领域之一，带电尘埃广泛存在于空间等离子体、实验室聚变装置、低温等离子体工业应用等众多小同的环境中，并且呈现出相同或相似的性质．这是一种部分或完全电离的等离子体，其基本成分除了电子和离子外，还有（通常）带负电的、且电荷不是常数的微粒．带电颗粒有着与电予和离子完全不同的动力学行为，其与等离子体的相互作用呈现出许多新的物理现象．文章介绍了尘埃等离子体物理的简要发展历史、基本性质和主要研究方向以及最近一些热点问题．     

对含有非热力学平衡离子的尘埃等离子体中孤波特性的理论研究

得到了描述由尘埃颗粒电荷变化、非热力学平衡分布的离子和Boltzmann分布的电子组成的未磁化的热尘埃等离子体中的尘埃声波的修正的KdV (mKdV) 方程. 并对诸多的尘埃等离子体参数对尘埃声孤波结构的影响进行了理论研究，结果表明，尘埃等离子体参数决定着尘埃声孤波结构，且只在这些参数特别选定的一些区域，才会出现稳定的孤波. 关键词： 非热力学平衡离子 尘埃颗粒电荷变化 尘埃声孤波     

低温等离子体对材料的表面改性

 冷等离子体对材料的表面改性,通过放电等离子体来优化材料的表面结构,是一种非常先进的材料表面改性方法。冷等离子体的特殊性能可以对金属、半导体、高分子等材料进行表面改性,该技术已广泛应用于电子、机械、纺织等工程领域。等离子体是“物质的第四态”,它是由许多可流动的带电粒子组成的体系。等离子体的状态主要取决于它的化学成分、粒子密度和粒子温度等物理化学参量,其中粒子的密度和温度是等离子体的两个最基本参量。实验室中采用气体放电方式产生的等离子体主要由电子、离子、中性粒子或粒子团组成。