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1、等离子体科学与技术简介BriefofPlasmaScienceandTechnology胡北来南开大学物理学院2002，11物理一级学科中的二级学科理论物理粒子物理原子核物理原子分子物理凝聚态物理等离子体物理光学无线电物理内容1什么是等离子体2等离子体的应用3等离子体科技的主要内容4磁约束(MCF)、惯性约束聚变（ICF），及聚变等离子体物理一、什么是等离子体等离子体是物质最普遍的存在形式之一。等离子体存在于星系和任何微小的空间并构成了星系和他们稀薄的空间中超过99%的可见宇宙，它们中的大多数都是不可见的。在地

2、球上，普遍认为物质形态有固态、液态和气态。1879年，英国的物理学家SirWilliamCrookes，发现了第四态物质即等离子体。等离子的温度和密度范围可以从极低（极光）到极高（星体的中心）。一般来讲，固体，液体和气体都是电中性的且是低温低密的，以至于没办法形成等离子体。1929年，Dr.IrvingLangmuir，美国物理化学家,最先在离化气体中提出“等离子体”这个名称。等离子体是由自由运动的电子和丢失电子的离子核构成的。故形成等离子体需要能量把电子从原子中剥离出去。可以从很多途径获得这些能量：热，电或光

3、（紫外线或激光）。等离子体也会重新结合成中性气体。在电场和磁场的作用下，等离子体的运动会有所改变，且它的改变反过来又会影响电场和磁场。等离子体在实际中有很多的应用：新的技术的产生，新的消费产品的出现，及丰富的能源前景。Thefourstatesofmatter二、等离子体及其应用等离子物理空间-等离子体磁约束聚变(MagneticConfinementFusion,MCF)惯性约束聚变(InertialConfinementFusion,ICF)工艺空间等离子体很多人相信在太阳和它的行星的空间是空的，没有能源或

4、者物质的真空，实际上不是空的。我们的太阳不断喷出等离子体，它一种过热状态的物质，以非常高的速度向各个方向喷出并充满整个太阳系。通过研究太阳系的空间和其他的行星周围的地球磁气圈（地球磁场比太阳的影响大的地方），我们能够更好地认识等离子体重要的角色。这个空间等离子体实验室真正是我们对其他星体研究的窗口。Aurora(极光)UniversityofAlaska,GeophysicalInstituteAsthesolarwindflowspastearth'smagnetosphere,itinteractswith

5、thegeomagneticfieldandactsasacosmicgeneratorproducingmillionsofampsofelectriccurrent.Someofthiselectriccurrentflowsintoearth'supperatmospherewhichlightsuplikeaneontubetocreatethebeautifulaurora.Theauroraarealwayspresentbecausethesolarwindsourceisalwayspresen

6、t,andtheyformaringofemissionswithintheionospherecenteredonbothmagneticpolesathighlatitude.DetailofHelixnebulashowingstellarmagnetospherescreatedbyaninterstellarplasmaflowcomingfromthelowerleftregionofimage(NASA,RiceUniversity)Magneticenergyburstonthesolarsur

7、facehurlsplasmasoutwardfromtheSun.Clearmagneticfieldstructuresappearinlightblue.(Dr.AlanTitle,StanfordLockheedInstituteforSpaceResearchandNASA)等离子体工艺等离子体对薄膜沉积的处理等离子体光学系统基础等离子体化学等离子体溅射和大块材料加工源和显示系统环境与健康的应用Plasmaionimplantationcanproducehardenedsurfacesformany

8、defenseandcivilianapplications.三、等离子体科技PlasmaEquilibria,dynamicandstaticNumericalPlasmasandSimulationsPlasmaTheoryPlasmaDiagnosticsIndustrialPlasmasWaveandBeamInteractionsinPlasmasPlasmaSourcesP