プラズマ工学
プラズマとは簡単に表すと、気体の状態で電気的にエネルギーを与えられた物質である。固体を加熱すると液体、気体となり、さらに加熱したり電流を流したりするとプラズマとなる。プラズマ中では解離、励起、電離が盛んに行われ、荷電粒子や反応しやすい状態の粒子が多数生成されている。また紫外線にも富んでいるため、通常の気体と比べて物理的にも化学的にもまったく異なった様々な性質を示す。それ故にプラズマは「物質の第4の状態」とも呼ばれている。
プラズマ工学とは、これらの性質を調べ、その有効利用について研究を行う工学である。身近な例に蛍光灯があり、放電管の両端にフィラメントを設けたり、適当な混合ガスを用いてプラズマを発生させ、その発光の性質を照明として利用している。また場合によってはプラズマの適切な消去法についても研究を行う。プラズマは蛍光灯や半導体集積回路の製造など多分野で活用されており、プラズマ工学の重要性はより高まるものと考えられている。
現在用いられているランプのほとんどがプラズマの発光を利用している。
水銀蒸気放電ランプ
水銀は他の金属に比べて蒸気圧が高く、電離電圧も低いためランプに適しており、最も広く使われている。蛍光灯はこれに当たる。その他、蒸気圧を数気圧にして発光効率を上昇させた高圧水銀ランプ、ハロゲン化金属を用いて効率と演色性を向上させたメタル・ハライド・ランプ、がある。
ナトリウム蒸気放電ランプ
管壁温度が260°CでNa蒸気量が4×10^-3torrの低圧ナトリウム放電プラズマの発光を利用したランプ。発光は黄橙色のナトリウムD線で煙霧中でも見やすく、発光効率が非常に高い。他に、動作時におけるナトリウムの蒸気量を30~100torrにした高圧ナトリウム・ランプがある。トンネルや道路の一部、ガソリンスタンドなどで用いられている。ネオンサインはアルゴンやキセノンをグロー放電でプラズマ状態にして使われている。
推進剤にエネルギーを注ぎ込みプラズマ状態にし、種々の方法で高速に加速して推力を得る。エネルギー源に応じて電気推進機、レーザ推進機、原子力推進機、核融合推進機などがある。また、核融合を組み合わせ、ジェットとしてロケットなどにも応用されている。