پلاسما چیست و چه کاربردی دارد ؟
پنج شنبه 26 بهمن 1391 4:31 PM
حالت چهارم ماده
پلاسما حالت چهارم ماده است و به ماده ای گفته می شود که در مقیاس ماکروسکوپیک خنثی است اما از تعداد زیادی الکترونهای آزاد و اتم ها یا مولکولهای یونیزه شده و در حال برهم کنش تشکیل شده است . در تعاریف دیگر ، پلاسما گاز شبه خنثی ای از زرات باردار و خنثی معرفی شده است که رفتار جمعی از خود ارائه می دهد . به عبارت دیگر می توان گفت که واژه پلاسما به گاز یونیزه شده ای اطلاق می شود که همه یا بخش قابل توجهی از اتم های آن یک یا چند الکترون از دست داده و به یون های مثبت تبدیل شده باشند . در یک تعریف دیگر گاز به شدت یونیزه شده ای که تعداد الکترونهای آزاد آن تقریباً برابر با تعداد یونهای مثبت آن باشد ، پلاسما نامیده می شود .
اغلب گفته می شود که ۹۹% ماده موجود در جهان در حالت پلاسماست ؛ یعنی به شکل گاز بار که اتم هایش به یون های مثبت و الکترون منفی تجزیه شده باشد . این تخمین هر چند ممکن است خیلی دقیق نباشد ولی تعبیر معقولی است از این واقعیت که درون ستارگان و جو آنها ، ابرهای گازی و بیشتر هیدروژن فضای بین ستارگان به صورت پلاسماست .
plasma
در نزدیکی خود ما ، وقتی که جو زمین را ترک می کنیم ، بلافاصله با پلاسمایی مواجه می شویم که شامل کمربند های تشعشعی ون آلن و بادهای خورشیدی است . در زندگی روزمره نیز با چند نمونه محدود از پلاسما مواجه می شویم ، مانند جرقه رعد و برق ، تابش ملایم شفق قطبی ، گازهای داخل یک لامپ فلورسان یا لامپ نئون و یونیزاسیون مختصری که در گازهای خروجی یک موشک دیده می شود .
می توان گفت که ما در یک درصدی از عالم زندگی می کنیم که در آن پلاسما به شکل طبیعی یافت نمی شود . آیا کلمه پلاسما یک کلمه با مسماست ؟ کلمه پلاسما ظاهراً بی مسما به نظر می رسد . این کلمه از یک لغت یونانی آمده است که هر چیز به قالب ریخته شده یا ساخته شده را گویند .پلاسما اغلب رفتاری مخصوص به خودش دارد یکی از مشخصات اساسی رفتار پلاسما ، توانایی آن برای ایجاد حفاظ در مقابل پتانسیل های الکتریکی است که به آن اعمال می شوند .
فرض کنی بخواهیم با وارد کردن دو گلوله بارداری که به یک باتری وصل شده اند یک میدان الکتریکی در داخل پلاسما به وجود آوریم . این گلوله ها ، ذرات یا بارهای مخالف خود را جذب می کنند و تقریباً بلافاصله ابری از یونهای اطراف گلوله منفی و ابری اطراف گلوله مثبت را فرا می گیرد اگر پلاسما سرد باشد و هیچ گونه حرکت حرارتی وجود نداشته باشد ، تعداد بار ابر برابر بارگلوله می شود . در این صورت پوشش کامل می شود و هیچ میدان الکتریکی در حجم پلاسما در خارج از ناحیه ابرها وجود نخواهد داشت . این پوشش را اصطلاحاً پوشش دبای می گویند .
کاربردهای فیزیک پلاسما
تخلیه های گازی : قدیمی ترین کار با پلاسما مربوط به لانمیر ، تانکس و همکاران آنها در سال ۱۹۲۰ می شود . این زمینه پژهشی از نیاز به توسعه لوله های خلأ برای حمل جریانهای قوی سرچشمه می گیرد ، که باید آنها را از گازهای یونیزه پر می کردند .
همجوشی گرما هسته ای کنترل شده : فیزیک پلاسمای جدید از حدود ۱۹۵۲ که در آن ساختن راکتوری بر اساس کنترل هم جوشی بمب هیدروژنی پیشنهاد شد ، آغاز می شود .
فیزیک فضا : کاربرد مهم دیگر فیزیک پلاسما،مطالعه فضای اطراف زمین است . جریان پیوسته ای از ذرات باردار که باد خورشیدی خوانده می شود ، مگنتوسفر زمین برخورد می کند . درون و جو ستارگان آن قدر داغ هستند که می توانند در حالت پلاسما باشند .
پیش رانش یونی : دو کاربرد عملی فیزیک پلاسما در تبدیل انرژی مگنتوهیدرودینامیک ، از یک فواره غلیظ پلاسما است که به داخل یک میدان مغناطیسی پیش رانده می شود .
پلاسمای حالت جامد : الکترونهای آزاد و حفره ها در نیمه رساناها ، پلاسمایی را تشکیل می دهند که همان نوع نوسانات و ناپایداری های یک پلاسمای گازی را عرضه می دارد .
لیزرهای گازی : عادی ترین پمپاژ یک لیزر گازی – یعنی وارونه کردن همه حالاتی که منجر به تقویت نور می شود – استفاده از تخلیه گازی است . شایان زکر است که کاربردهای دیگری مانند چاقوی پلاسما ، تلویزیون پلاسما ، تفنگ الکترونیکی،لامپ پلاسما و …. وجود دارد که در اینجا فقط کاربردهای پلاسما در حالت کلی بیان شده است
