等离子体辐射

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  等离子体辐射汉语拼音:Dengliziti Fushe;英语:plasma radiation),自然界和实验室的等离子体中包含电子、离子和中性原子,粒子间的相互作用以及带电粒子与电磁场的相互作用使等离子体辐射大量电磁波,包括微波、光波和X射线等。

研究意义

  对于天体和空间的等离子体,辐射几乎是认识它们的唯一途径;对于实验室等离子体,可以通过辐射的测量,了解它的各种性质参数及运动特征。辐射是高温等离子体能量输运和耗散的重要途径,为了实现聚变反应的功率平衡,减少辐射损失是一个重要课题。

分类

  等离子体的主要辐射机制有以下4种:

  ① 激发辐射。对于等离子体中的原子或部分电离的离子,当其中的外层电子被激发到较高能级后返回较低能级时,发出的辐射称为激发辐射。各种原子或离子有其独特的线状谱系,谱线会因多普 勒效应、斯塔克效应增宽,谱线的波长、强度、轮廓、偏振都可表征等离子体的性质。

  ②复合辐射。等离子体中的自由电子与离子碰撞复合时会释放光子,称为复合辐射。复合辐射是跃变式的连续谱,在低温时比较重要。在高温等离子体的连续辐射中复合辐射所占成分很小。

  ③轫致辐射。等离子体中的带电粒子在库仑碰撞过程中因电子速度改变发出的辐射称为轫致辐射。轫致辐射是连续谱,一般在紫外线到 X射线范围。在聚变反应堆中,高温等离子体的轫致辐射是能量损失的重要因素,聚变反应提供的能量必须超过这一损耗才能正常运行。

  ④回旋辐射。磁约束等离子体中带电粒子在洛伦兹力作用下的回旋运动产生的辐射称为回旋辐射,主要是电子的回旋辐射。回旋辐射是线辐射,包括回旋基频及其谐波,功率较弱,接近各向同性。相对论性电子的回旋辐射称为同步辐射,功率大,方向性弱,集中在一个小区域内,是连续谱。同步辐射在天体物理中很重要。