低温等离子体物理基础PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1-1 等离子体概述 1

1-2 等离子体分类 2

1-3 等离子体的基本理论描述 3

1-4 量与单位制 5

第二章 等离子体的基本性质 8

2-1 电中性和德拜屏蔽 8

2-2 等离子体振荡和频率 12

2-3 等离子体鞘层 14

2-4 经典等离子体 17

2-5 扩散和双极扩散 17

2-6 磁压缩效应和磁压 19

2-7 等离子体的波 20

第三章 带电粒子轨道理论 22

3-1 带电粒子的运动方程 22

3-2 粒子的漂移运动 26

一、漂移速度 26

二、电场引起的漂移一电漂移 26

三、非均匀磁场引起的漂移一梯度漂移和离心漂移 28

四、磁场随时间缓变引起的漂移 31

五、非电磁力引起的漂移 32

3-3 磁矩守恒与磁镜场 33

一、磁矩守恒 33

二、磁镜场 36

第四章 等离子体热力学 40

4-1 等离子体热力学平衡态与非平衡态 40

一、等离子体热力学状态的描述 40

二、等离子体温度 42

三、弛豫时间 47

四、完全热力学平衡（CTE）与局部热力学平衡（LTE） 48

五、非平衡等离子体（NON-LTE） 49

4-2 等离子体状态方程 51

一、引言 51

二、弱电离经典等离子体状态方程 51

三、部分电离经典等离子体状态方程 55

四、量子等离子体状态方程 57

4-3 等离子体的热力学函数 58

一、配分函数和内配分函数 58

二、等离子体的热力学函数 61

4-4 等离子体化学热力学基础 65

一、化学平衡和质量作用定律 65

二、解离平衡和电离平衡 67

三、沙哈方程 70

4-5 平衡等离子体的成份计算 73

第五章 磁流体动力学 74

5-1 麦克斯韦方程组 74

5-2 与磁流体动力学有关的基本概念 76

一、磁流体动力学（MHD）规范 76

二、霍尔效应和离子滑移 78

三、磁场向等离子体的扩散 79

四、运动等离子体中磁力线的冻结 80

5-3 等离子体宏观方程 81

一、坐标系与对流导数 81

二、连续方程 83

三、动量方程 86

四、能量方程 95

5-4 广义欧姆定律 97

第六章 碰撞动力学 100

6-1 等离子体粒子的元过程 100

6-2 碰撞截面 102

一、碰撞截面概念 102

二、微分散射截面 103

三、动量交换截面 104

6-3 碰撞频率和平均自由程 106

一、碰撞频率v的推导 106

二、平均自由程 107

6-4 带电粒子间的碰撞 108

6-5弹性散射的经典理论 111

一、经典理论的适用范围 111

二、一般理论 112

6-6 库仑场中的散射 116

6-7 小角度散射 118

第七章 等离子体辐射 121

7-1 等离子体辐射的产生 121

一、带电粒子加速运动时的电磁辐射 121

二、振动偶极子辐射 125

三、谱线的展宽机制 126

7-2 等离子体辐射的不同机制 127

一、激发辐射（束缚-束缚，b-b跃迁） 127

二、复合辐射（自由-束缚，f-b跃迁） 127

三、轫致辐射（自由-自由，f-f跃迁） 127

四、回旋辐射 129

五、切伦柯夫辐射 130

六、等离子体的黑体辐射 131

7-3 等离子体中辐射的能量传递 132

一、辐射能量传递方程 132

二、辐射能量传递方程的解 134

三、由爱因斯坦关系导出克希霍夫定律 135

第八章 等离子体动力论和输运性质 138

8-1 分布函数 138

8-2 动力论方程 140

8-3 玻尔兹曼方程和福克-普朗克方程 143

8-4 等离子体输运过程的宏观规律 144

一、不可逆过程唯象热力学的基本概念 145

二、昂塞格关系表示输运过程 147

8-5 输运性质的定义 148

一、输运系数 148

二、流向量和速度矩流 149

8-6 输运过程的初级理论 152

一、基本关系 152

二、等离子体的扩散 154

三、等离子体的导热 155

四、等离子体的导电 156

8-7 输运过程的数学理论 160

一、引言 160

二、简化分布函数和简化碰撞函数 160

三、从玻尔兹曼方程求扩散系数 162

四、从玻尔兹曼方程求迁移率 163

五、从玻尔兹曼方程求导热系数 165

六、从玻尔兹曼方程求电导率 166

七、稳定均匀磁场（？＝常数≠0）时弱电离等离子体输运性质 166

第九章 等离子体的产生和诊断 171

9-1 等离子体技术的发展 171

一、引言 171

二、电弧放电和电弧等离子炬发展 172

三、高频放电和高频等离子炬发展 172

9-2 等离子体产生的原理——电离机制 173

一、等离子体粒子的微观基本过程 173

二、各种电离的原理 175

9-3 低温等离子体产生的主要方法 184

一、焦耳加热方法之一——电弧等离子炬 184

二、焦耳加热方法之一——高频等离子炬 185

三、燃烧等离子体产生的方法 185

9-4 等离子体诊断的技术 186

一、光谱法 187

二、探针法 188

三、动态热偶法 190

四、微波和激光诊断法 191

第十章 等离子炬的物理 193

10-1 电弧放电物理基础 193

一、电弧等离子体的基本性质 193

二、电弧等离子炬中基本流动过程 194

三、斯蒂倍克最小值原理 195

10-2 电弧等离子体理论 200

一、电弧等离子体方程 200

二、爱伦勃斯-海勒方程 202

三、通道模型 203

四、常物性电弧模型 204

10-3 高频感应放电物理基础 209

一、高频等离子体的基本性质 209

二、高频感应等离子炬中的气动过程 211

三、高频感应等离子炬的能量平衡 213

10-4 高频等离子体理论 215

一、高频等离子体方程 215

二、金属圆柱体模型 217

三、高频感应放电一维近似 218

四、线性化解爱伦勃斯-海勒方程 219

五、通道模型 223

六、二区域模型 225

七、数值解法 226

八、高频感应放电的二维分析 227

10-5 高频感应放电稳定性分析 229

第十一章 等离子体的应用 232

11-1 等离子体热过程的应用 232

11-2 等离子体化学过程的应用 234

一、化冶方面的应用 234

二、半导体方面的应用 236

11-3 磁流体力学过程的应用 238

一、磁流体发电 238

二、等离子体推进 243

三、磁流体润滑 244

11-4 热离子的应用 245

习题 246

部分习题答案 253

附录Ⅰ 254

附录Ⅱ 257

附录Ⅲ 257

参考文献 259