plazma

CO JE TO PLAZMA

Učená definice nám o plazmatu říká: „Plazma je kvazineutrální soubor částic s volnými nosiči nábojů, který vykazuje kolektivní chování“.

Z této definice však určitě nejsme moc chytří, tak si ji zkusme trochu polidštit. Plazma je kupodivu tou nejrozšířenější formou hmoty ve vesmíru. Bývá také často, avšak ne zcela správně, označováno jako její čtvrté skupenství. Plazma tvoří více než 99% známého vesmíru, v pozemských podmínkách je však díky příliš nízkým teplotám, a tedy nízkým energiím, zastoupeno jen řídce. Můžeme jej spatřit jako polární záři, blesk nebo oheň.

 

To nejdůležitější je, že se v plazmatu nachází volné nosiče náboje. Atomy jsou alespoň částečně ionizované. Stupeň ionizace nemusí být příliš veliký, je-li plazmový útvar dosti rozsáhlý. Právě volné nosiče náboje plazma zcela odlišují od plynů.

Plazmatem se za určitých předpokladů označuje částečně nebo plně ionizovaný plyn (směs atomových jader a elektronů uvolněných z atomového obalu), případně jistého množství neutrálních atomů a dalších částic. Ionizaci atomu si lze představit jako překonání přitažlivé elektrické síly mezi kladně nabitým atomovým jádrem a záporně nabitým elektronem tím, že se do atomu dodá dostatečné množství energie. Silným ohřevem ostatních skupenství tak nakonec vzniká plazma.

 

Základní rozdělí plazmatu je do dvou skupin:

 

-“horká“ plazma       –           teploty všech částic jsou srovnatelné – typické pro hvězdy (a

částečně pro atmosférický obloukový plazmový výboj),

-“studená“ plazma    –           teplota elektronů je mnohem větší než teplota iontů a

neutrálních částic – o tomto druhu plazmy budeme dále hovořit!

 

STUDENÁ PLAZMA

PlazmaPlazmová koule je efektní ukázkou výbojů v plynech. Tento způsob již používal vynikající fyzik a vynálezce Nikola Tesla (10.7.1856 – l 7.1.1943). Jde o skleněnou kouli naplněnou inertním plynem o velmi nízkém tlaku. V kouli se nachází kovová elektroda napojená na vysokonapěťový transformátor. Jako napájecí zdroj plazmové koule slouží běžně síťový adaptér, který poskytuje stejnosměrné napětí o velikosti 5 až 20 V. Toto napětí je elektronickým obvodem převáděno na střídavé o frekvenci 10 až 40 kHz. Dále je pak transformováno na vysoké napětí 5 až 20 kV a přiváděno na elektrodu plazmové koule. V prostoru mezi elektrodou a skleněným povrchem koule tak vzniká silné elektrické pole. Tímto polem urychlované elektrony se srážejí s neutrálními atomy plynu uvnitř koule, způsobují vybuzení elektronů v atomu na vyšší energetické hladiny (excitaci) a také je ionizují. Podél míst s větším výskytem ionizovaných částic vzniká proudový kanál, v jehož blízkosti dochází ke značné excitaci plynu. Při následné

deexcitaci (přechod elektronů v atomu zpět na nižší energetické hladiny spojený s vyzářením energie) je vysíláno světlo, jehož barva závisí na použitém plynu a jeho tlaku. Pohyb proudových kanálů souvisí s lokálním ohřevem plynu procházejícím elektrickým proudem a následným tepelným prouděním plynu.

 

Velmi důležité je si uvědomit jednu věc:

že při deexitaci dochází k vyzařování energie. A to je právě energie, která je ve formě elektricky nabitých částic (záporných)

vyzařována do okolí koule ve formě tzv. plazmatické vlny. A právě změna mezi excitací a deexcitací plynu – pulzy – jsou rozhodující pro kvalitu a intenzitu tzv. pulzně modulované plazmy.

Sdílet