等離子體參數

一個電漿的磁場。

等離子體參數，是一系列描述某種電漿的性質的參數。一般來說是以厘米-克-秒制來當作參數的基本單位，但是溫度卻是以電子伏特(eV)當作單位，而質量則是以質子質量(μ = mi / mp )的倍數當作單位。在這裡， K是指波長、Z是指荷電狀態、k是指波茲曼常數、γ是指絕熱指數而Λ 是指库仑碰撞。電漿可以看成一群粒子的系統，因此可以以統計的方式研究它。

基本的等離子體參數

以下是一些基本的離子體參數:

關於頻率

• 電子迴轉頻率:

${\omega }_{ce}=eB/m_{e}c=1.76\times 10^{7}B\text{rad/s}$

• 離子迴轉頻率

${\omega }_{ci}=eB/m_{i}c=9.58\times 10^{3}Z{\mu }^{-1}B\text{rad/s}$

• 電子等離子體頻率

${\omega }_{pe}=(4\pi n_e{e}^2/m_e{\epsilon }_0{)}^{1/2}=199.98\times n_e^{1/2}\text{rad/s}$

• 離子等離子體頻率:

${\omega }_{pi}=(4\pi n_i{Z}^2{e}^2/m_i{)}^{1/2}=1.32\times 10^{3}Z{\mu }^{-1/2}{n}_i^{1/2}\text{rad/s}$

• 低電子陷阱率

${\nu }_{Te}=(eKE/m_e{)}^{1/2}=7.26\times 10^8{K}^{1/2}{E}^{1/2}{\text{s}}^{-1}$

• 低離子陷阱率:

${\nu }_{Ti}=(ZeKE/m_i{)}^{1/2}=1.69\times 10^7{Z}^{1/2}{K}^{1/2}{E}^{1/2}{\mu }^{-1/2}{\text{s}}^{-1}$

• 電子碰撞率:

${\nu }_e=2.91\times 10^{-6}{n}_e\ln \mathrm{\Lambda }{T}_e^{-3/2}{\text{s}}^{-1}$

• 離子碰撞率:

${\nu }_i=4.80\times 10^{-8}{Z}^4{\mu }^{-1/2}{n}_i\ln \mathrm{\Lambda }{T}_i^{-3/2}{\text{s}}^{-1}$

關於長度

• :

${\mathrm{\Lambda }}_e=\sqrt{\frac{h^2}{2\pi m_{e}k{T}_e}}=6.919\times 10^{-8}{T}_e^{-1/2}\text{cm}$

• classical distance of closest approach

$e^2/kT=1.44\times 10^{-7}{T}^{-1}\text{cm}$

• 電子迴轉半徑:

$r_e=v_{Te}/{\omega }_{ce}=2.38T_e^{1/2}{B}^{-1}\text{cm}$

• 離子迴轉半徑:

$r_i=v_{Ti}/{\omega }_{ci}=1.02\times 10^2{\mu }^{1/2}{Z}^{-1}{T}_i^{1/2}{B}^{-1}\text{cm}$

• 電漿吸收深度

$c/{\omega }_{pe}=5.31\times 10^5{n}_e^{-1/2}\text{cm}$

• 德拜長度

${\lambda }_D=(kT/4\pi n{e}^2{)}^{1/2}=7.43\times 10^2{T}^{1/2}{n}^{-1/2}\text{cm}$

關於速率

• 電子平均速率:

$v_{Te}=(k{T}_e/m_e{)}^{1/2}=4.19\times 10^7{T}_e^{1/2}\text{cm/s}$

• 離子平均速率 :

$v_{Ti}=(k{T}_i/m_i{)}^{1/2}=9.79\times 10^5{\mu }^{-1/2}{T}_i^{1/2}\text{cm/s}$

• 離子聲速

$c_s=(\gamma Zk{T}_e/m_i{)}^{1/2}=9.79\times 10^5(\gamma Z{T}_e/\mu {)}^{1/2}\text{cm/s}$

• 阿爾文速率:

$v_A=B/(4\pi n_i{m}_i{)}^{1/2}=2.18\times 10^{11}{\mu }^{-1/2}{n}_i^{-1/2}B\text{cm/s}$

其他

• 質子質量/電子質量的根號

$(m_e/m_p{)}^{1/2}=2.33\times 10^{-2}=1/42.9$

• 德拜球裡的粒子數量

$(4\pi /3)n{\lambda }_D^3=1.72\times 10^9{T}^{3/2}{n}^{-1/2}$

• 阿爾文速率/光速

$v_A/c=7.28{\mu }^{-1/2}{n}_i^{-1/2}B$

• 電子電漿/電子等離子體頻率

${\omega }_{pe}/{\omega }_{ce}=3.21\times 10^{-3}{n}_e^{1/2}{B}^{-1}$

• 離子電漿/離子等離子體頻率

${\omega }_{pi}/{\omega }_{ci}=0.137{\mu }^{1/2}{n}_i^{1/2}{B}^{-1}$