等离子体

context: 電漿是在固態、液態和氣態以外的第四大物質狀態，其特性與前三者截然不同。氣體在高溫或強電磁場下，會變為電漿。在這種狀態下，氣體中的原子會擁有比正常更多或更少的電子，從而形成陰離子或陽離子，即帶負電荷或正電荷的粒子。氣體中的任何共價鍵也會分離。由於電漿含有許多載流子，因此它能夠導電，對電磁場也有很強的反應。和氣體一樣，電漿的形狀和體積並非固定，而是會根據容器而改變；但和氣體不一樣的是，在磁場的作用下，它會形成各種結構，例如絲狀物、圓柱狀物和雙層等。電漿是宇宙重子物質最常見的形態，其中大部分存在於稀薄的星系際空間，特別是星系團內介質，和恆星之中。
qas: answers: text: 電漿
question: 電漿是物質狀態中第幾大的存在?

answers: text: 高溫
question: 形成電漿需在強電磁場以及氣溫如何的條件下?

answers: text: 含有許多載流子
question: 為何電漿能夠導電?

answers: text: 星系際空間
question: 電漿是宇宙重子物質最常見的形態，特別存在於稀薄的什麼空間，以及恆星中?

context: 由於電漿的溫度和密度範圍極廣，所以能應用在許多學術研究、科技及工業範疇中。工業用途有：工業及萃取冶金學、電漿噴塗等表面處理法、微電子學蝕刻法、金屬切割和焊接等。日常用途有汽車排氣淨化和熒光燈等。另外還有航空航天工程中的超音速燃燒衝壓發動機。發光放電電漿：最常見的電漿之一，通過在兩個金屬電極間施加直流電或低頻無線電波電場產生。熒光燈所含的就是這種電漿。容性耦合電漿：類似於發光放電電漿，但由高頻無線電波電場產生，頻率通常為13.56 MHz。兩者差異在於，容性耦合電漿的鞘層強度低很多。廣泛應用於集成電路產業，作電漿蝕刻及電漿增強化學氣相沉積。多級弧電漿源：能製造低溫高密度電漿的儀器。電感耦合電漿：性質和應用範疇類似於容性耦合電漿，但產生原理是在容器外繞上線圈，使容器內形成電漿。波加熱電漿：一般在無線電波頻段，這點類似於電感及容性耦合電漿。例子有螺旋波電漿源和電子迴旋共振等。
qas: answers: text: 工業用途
question: 萃取冶金學、微電子學蝕刻法或者是金屬切割等，都是電漿用於什麼方面?

answers: text: 汽車排氣淨化
question: 文中提及，電漿的日常用途方面包括熒光燈以及什麼等?

answers: text: 發光放電電漿
question: 熒光燈所含的電漿為哪一種?

answers: text: 13.56 MHz
question: 容性耦合電漿頻率通常在多少MHz?

answers: text: 電感耦合電漿
question: 哪一種電漿的原理是在容器外繞上線圈，使容器內形成電漿?

context: 電弧：高溫、高功率放電現象，可用各種電源產生，常用於冶金過程，如對含AL2O3的礦物進行冶煉，產生鋁。電暈放電：低溫放電現象，在高壓電極的尖端形成，常用於臭氧產生器和除塵器。介質阻擋放電：低溫放電現象，在高壓的細小間隙內形成，其中有絕緣塗層避免電漿成為電弧。這種現象在工業中的用途與電暈放電相似，常被人們誤稱為電暈放電。應用還包括紡織物的幅處理，有助染料、膠水等物質黏合在紡織物表面上。電容放電：低溫電漿。產生方法是，一個電極接上無線電波頻率電源13.56 MHz，另一電極接地，兩極相距約1 cm。用惰性氣體如氦、氬可以使這種放電現象穩定化。壓電直接放電電漿：低溫電漿，在壓電變壓器的高壓端形成。這種低溫電漿製備方法特別適用於不具備單獨高壓電源的高效、細小設備。
qas: answers: text: 電弧
question: 常用於冶金過程，並且有高溫、高功率放電現象，為什麼東西?

answers: text: 臭氧產生器
question: 電暈放電可以用於除塵器以及什麼?

answers: text: 電暈放電
question: 介質阻擋放電常常被誤會成什麼?

answers: text: 電容放電
question: 氦、氬可以使哪種放電現象並且穩定化?

context: 威廉克魯克斯在1879年在他所研製的克魯克斯管中首次發現電漿，他稱之為發光物質。約瑟夫湯姆森在1897年研究出克魯克斯管中所含的陰極射線物質的真實性質。歐文朗繆爾在1928年創造了plasma一詞，現成為電漿在歐洲各語言中的名稱。這樣命名，可能是因為克魯克斯管中的發光體會自行改變成管的形狀。朗繆爾描述道：除了在電極附近有含極少電子的鞘層以外，電離氣體含有大體相同數量的離子和電子，所以整體空間內的電荷很小。這一離子和電子的電荷達到平衡的空間，我們稱之為plasma。中文對plasma一詞的翻譯有二：取其最早的含義，有中國大陸所用的電漿體；台灣則稱電漿。直至今天，一些不符合原先電中性定義的物質也會被人們稱為電漿體，如非中性電漿和夸克-膠子電漿體等。有中國大陸的物理學家對這一歷史遺留的尷尬翻譯表示質疑。
qas: answers: text: 1879年
question: 電漿是於西元幾年首次被發現?

answers: text: 約瑟夫湯姆森
question: 誰研究出克魯克斯管中陰極射線物質之真實性質?

answers: text: 發光體
question: plasma一詞的命名可能是因為管中的什麼東西會自行改變成管的形狀?

answers: text: 電漿體
question: 台灣俗稱電漿，中國大陸則稱為什麼?

context: 電漿是由未結合離子所組成的電中性物質，其中陰離子和陽離子的總電荷約等於零。雖然這些離子不相互結合，但這並不意味著它們不受到力的影響：電漿中的每顆帶電粒子都受到其他粒子移動時產生的電磁場的影響。電漿的定義有三個重要部分： 電漿近似：帶電粒子之間的距離必須足夠接近，使得每顆粒子都能夠影響許多鄰近的粒子，而不是只影響最接近的粒子，從而產生集體性效應。只有當每顆帶電粒子的影響範圍內都有平均超過一顆帶電粒子，電漿近似才是有效的。這一影響範圍稱為德拜球，是一個半徑為德拜長度的球體空間。德拜球內的粒子數量稱為電漿參數。 體積交互作用：相對電漿的整體大小來說，德拜長度必須很短。這意味著交互作用主要在電漿的體積內部，而不是它的邊緣上。若符合這個準則，則電漿可視為準中性。電漿頻率：電子和電子之間的碰撞頻率必須比電子和中性粒子之間的碰撞頻率高得多。若滿足此條件，則靜電效應會比普通氣體動力學效應強得多。
qas: answers: text: 零
question: 電漿的陰離子以及陽離子之總電荷為多少?

answers: text: 每顆帶電粒子
question: 其他粒子移動時產生的電磁場會影響到電漿的什麼?

answers: text: 電漿近似
question: 哪個定義中提及:只有當每顆帶電粒子的影響範圍內都有平均超過一顆帶電粒子，電漿近似才是有效的?

answers: text: 體積內部
question: 體積交互作用中提到，交互作用是於電漿的哪裡而不是邊緣上?

context: 電漿的溫度籠統地來說代表了每顆粒子的平均動能，一般用克耳文或電子伏特來量度。要維持電漿的電離狀態，一般需要較高的溫度。薩哈電離方程式說明，電子溫度與電離能之比決定了電漿的電離度。在低溫下，離子和電子會互相結合，形成結合態，即原子，電漿態也會因此最終變為氣體。在大多數情況下，電漿中的電子很接近熱平衡，所以電子溫度有良好的定義。在紫外線、高能粒子或強電場等的影響下，電子的能量分布和馬克士威-波茲曼分布會有較大的偏離，但儘管如此，電子溫度仍然具有良好定義。由於質量相差懸殊，所以電子和電子之間比電子和離子或中性原子之間更快地達到熱平衡。因此，離子溫度和電子溫度可以有巨大的差異。這種情況在弱電離電漿中尤為常見，其中的離子一般接近室溫。電漿可以根據其電子、離子和中性粒子的相對溫度歸為兩類─高溫電漿和低溫電漿。在高溫電漿中，電子、離子和中性粒子處於同一溫度，即熱平衡；在低溫電漿中，電子有較高的溫度，而離子和中性粒子的溫度則比電子低很多，有時甚至接近室溫。
qas: answers: text: 電離狀態
question: 較高的溫度，能夠維持什麼狀態於電漿方面?

answers: text: 薩哈電離方程式
question: 電子溫度與電離能的比能夠決定電漿的電離度，是於哪個方程式中能夠證明?

answers: text: 室溫
question: 在弱電離電漿中，其離子的溫度接近為?

context: 電漿從質量和體積上都是宇宙中最常見的物質相態。大部分來自太空的可見光都源於恆星，而恆星是由電漿所組成，其溫度所對應的輻射含較強的可見光。更宏觀地來看，宇宙絕大部分普通物質都位於星系際空間，同樣是由電漿組成，其溫度則高得多，主要輻射X-射線。儘管如此，如果納入普通物質以外所有類型的能量，那麼在全宇宙的總能量密度中，就有96%不屬於普通物質，而是冷暗物質和暗能量。1937年，漢尼斯阿爾文論證，如果宇宙充斥著電漿，這些物質就會產生電流，從而產生星系尺度上的磁場。在獲得諾貝爾物理學獎後，他又強調：要了解某個電漿區域內的各種現象，既要測繪出磁場，又要測繪出電場和電流。太空中布滿了縱橫交錯的電流網絡，能夠在大尺度乃至非常大尺度上傳遞能量和動量。這些電流往往會縮成絲狀或表面電流，後者很有可能會使太空─星際和星系際空間─形成一種胞狀結構。
qas: answers: text: 體積
question: 宇宙中最常見的物質相態，為電漿的質量以及的什麼?

answers: text: 可見光
question: 恆星的溫度包括較強的什麼光?

answers: text: 暗能量
question: 如納入普通物質以外所有類型能量，有96%不屬於普通物質，而屬於什麼樣的物質與冷暗物質?

answers: text: 漢尼斯阿爾文
question: 這些電流往往會縮成絲狀或表面電流，後者很有可能會使太空─星際和星系際空間─形成一種胞狀結構，以上言論由誰提及?

context: 當激波或雙層這些薄片結構存在的情況下，電漿的性質從薄片的一邊到另一邊可以有急劇的變化。雙層之中的局部電荷分離使雙層內部有較大的電位差異，但在雙層以外不產生任何電場。這可以分隔開雙層兩邊性質不同的電漿，並使離子和電子加速。電漿的準中性意味著，電漿中的任何電流都必須形成迴路。這種迴路同樣遵守克希荷夫電路定律，並具有電阻和電感。一般來說，電漿迴路都必須當做強耦合系統，即某一區域的性質受整個迴路的影響。強耦合性加上非線性會產生複雜的現象。這些迴路中儲存著磁能，一旦迴路受到破壞，例如因電漿不穩定性，這一能量將會以加熱和加速的形式釋放出來。日冕中的加熱現象通常就是以此為解釋的。電漿電流，特別是磁場對齊的電流，也出現在地球極光和絲狀電漿中。
qas: answers: text: 激波
question: 薄片中，雙層或者是什麼的存在，會使電漿的性質有急劇的變化?

answers: text: 電子
question: 雙層可以分隔開雙層性質不同的電漿，使得離子以及什麼因此而加速?

answers: text: 克希荷夫電路定律
question: 哪個定律定義著電漿中迴路?

answers: text: 強耦合性
question: 電漿迴路會產生複雜的現象，是由於非線性加上什麼原因?

context: 當電漿和中性氣體之間達到一定的相對速度時，就會發生失控的電離反應，這一臨界速度稱為臨界電離速度。臨界電離過程可以將快速流動氣體的動能轉化為電離能和電漿熱能，適用範圍廣泛。臨界現象會產生空間或時間上急劇變化的結構，是複雜系統的一個典型特徵。超冷電漿的製備過程如下。磁光阱先將中性原子降溫至1mK以下，再用另一個雷射束把僅僅足夠的能量傳給原子的最外層電子，使其脫離原子的束縛。超冷電漿的優勢在於，其初始條件能夠很好地設定及調整，包括大小和電子溫度。通過調整用於電離的雷射的波長，便能控制逃逸電子的動能。這一動能是由雷射脈衝的頻寬決定的，最低可達0.1 K。電離後產生的離子一開始會保留中性原子原來的溫度，但溫度會因為所謂的亂度加熱效應而迅速升高。此類非平衡超冷電漿會快速地演變，並展現出各種有趣的現象。
qas: answers: text: 相對速度
question: 電漿和中性氣體發生失控的電離反應，是因為兩者間達到怎樣的速度?

answers: text: 臨界電離過程
question: 能夠將快速流動氣體的動能轉化為電離能和電漿熱能，於哪個過程?

answers: text: 中性原子
question: 超冷電漿的製備過程中，想脫離原子的束縛，需先將什麼東西降溫至1mK以下?

context: 電漿的導電性以及電場強度和範圍意味著，在足夠大的體積內，正負電荷大體相等，是為準中性。當電漿含有過高的淨電荷密度，甚至完全以單種帶電粒子組成時，就稱為非中性電漿。電場在這種電漿中的作用是舉足輕重的。例子有：帶電粒子束、彭寧離子阱中的電子雲以及正子電漿等等。塵埃電漿含有細小的帶電塵粒，通常存在於太空之中。塵粒能積累較高的電荷，並相互影響。實驗室中的塵埃電漿又稱複雜電漿。不可滲透電漿是一種熱電漿，它對於氣體和冷電漿的性質如同不可滲透的固體，而且能夠受別的物質推挪。以漢尼斯•阿爾文為首的研究組曾經在1960至1970年代短暫地研究不可滲透電漿，試圖在核融合反應中用它來隔開聚變電漿和反應爐壁。然而他們不久後發現，這種組態下的外部磁場會使電漿產生所謂的扭折不穩定性，導致熱量過多地向爐壁流失。2013年，一組材料科學家宣稱，他們不用磁約束，只用一層超高壓力低溫氣體，成功地生成穩定的不可滲透電漿。雖然由於高壓的關係無法通過光譜法取得電漿的性質，但從電漿對各種奈米結構合成過程的間接影響可以清晰看出，這種約束方法是有效的。他們還發現，在維持不滲透性幾十秒後，電漿和氣體的界面會篩選離子，這有可能引起第二種加熱模式。這種模式意味著，反應會有不同的動力學特性，並會產生複雜的奈米材料。
qas: answers: text: 正負電荷
question: 準中性是由於，在足夠大的體積內，什麼的大體相等?

answers: text: 淨電荷密度
question: 非中性電漿是因為電漿含有過高的什麼密度，並且能夠以單種帶電粒子組成?

answers: text: 塵埃電漿
question: 含有細小的帶電塵粒，而且存在於太空之中的是什麼?

answers: text: 不可滲透電漿
question: 對於氣體和冷電漿的性質，就有如不可滲透的固體，為哪一種電漿?

answers: text: 2013年
question: 不用磁約束，只用一層超高壓力低溫氣體，成功地生成穩定的不可滲透電漿，是科學家於西元幾年聲稱?

context: 要完全描述電漿的狀態，原則上須要寫下所有粒子的位置和速度，並計算出電漿範圍內的電磁場。不過這種繁複的做法一般是不切實際的，在現實中也不可能測量出每顆粒子的動態。所以，電漿物理學家通常會運用簡化的模型，這些模型可分為以下兩大類。流體模型利用光滑的量來描述電漿，如密度和某位置周圍的平均速度。簡單的流體模型有磁流體力學，它結合馬克士威方程組和納維斯托克斯方程組，並把電漿視為遵守這套方程組的單一流體。再推廣一步，有將離子和電子分開描述的雙流體模型。當碰撞頻率足夠高，使電漿的速度分布近似馬克士威-波茲曼分布時，流體模型就相對準確。由於流體模型通常把電漿描述成每個空間位置具有某特定溫度的單一的流，因此無法描述電漿束或雙層這類速度隨空間改變的結構，以及任何波粒效應。動力學模型描述電漿中每一點的速度分布函數，所以無須假設馬克士威方程組。在無碰撞電漿中，往往需要此類模型。動力學模型有兩種：第一種在速度和位置上設下格子，並在格子上表示光滑化的分布函數；另一種稱為胞中粒子方法，它通過追蹤一大群單獨粒子的軌跡來描述動力學狀態。動力學模型的計算密集度一般比流體模型更高。弗拉索夫方程式能夠描述帶電粒子與電磁場發生交互作用的系統的動力學狀態。在磁化電漿中，陀螺動力學方法可以大大降低一個完全使用動力學模型的模擬的計算密集度。
qas: answers: text: 速度
question: 原則上寫下所有電漿粒子的位置以及什麼，就能完全描述電漿之狀態?

answers: text: 納維斯托克斯方程組
question: 含有磁流體力學的流體模型，其中結合了馬克士威方程組和哪一組方程式?

answers: text: 動力學模型
question: 電漿中每一點的速度分布函數，為哪一個模型之敘述?

answers: text: 弗拉索夫方程式
question: 能夠描述帶電粒子與電磁場發生交互作用的系統的動力學狀態為哪一組方程式?

context: 電漿的製備方法有許多種，但生成和維持都需要能量的輸入。對介電氣體或其他流體施加電壓，產生的電場會把負電荷拉向陽極，而把正電荷拉向陰極。當電壓不斷增加，電極化會對材料施加應力，直到超過其介電極限。這時發生電擊穿現象，釋放電弧，使絕緣材料電離，變為導電體。其背後的原理是湯森德突崩：初始電離所釋放的電子，在每次撞擊中性原子時，都會再釋放一顆電子，如此類推，迅速產生一連串的連鎖電離反應。當電流密度及電離度達到一定的程度，兩個電極之間就會形成發光的電弧。這是一種空間上連續的放電現象，類似於閃電。電弧的連續軌跡上的電阻會產生熱量，進而分解更多的氣體分子，使更多的原子電離，氣體如此逐漸變為熱電漿。熱電漿處於熱平衡，也就是說，電子和質量大的粒子溫度相近。這是因為，在熱電漿形成的時候，電子所接收的電能會因電子數量龐大及流動性強而迅速分散，再通過彈性碰撞傳遞給大質量粒子。
qas: answers: text: 生成
question: 電漿需要能量輸入是由於需要維持以及什麼?

answers: text: 介電氣體
question: 對其他流體或者是什麼施加電壓，能夠把負電荷拉向陽極?

answers: text: 介電極限
question: 直到超過本身的什麼極限前，電極化會持續對材料施加應力?

answers: text: 閃電
question: 兩個電極之間就會形成發光的電弧是連續的放電現象，類似什麼東西?

answers: text: 熱電漿形成
question: 會因電子數量龐大及流動性強而迅速分散，接著，再通過彈性碰撞傳遞給大質量粒子，以上為什麼東西形成後的情況?