IonenTemperaturen

Die IonenTemperaturen beschreibt die kinetische Temperatur der Ionen in einem Plasma. Sie gibt Aufschluss über die mittlere translational kinetische Energie der Ionen und wird oft mit Ti abgekürzt. Im Allgemeinen kann Ti von der Elektronentemperatur Te abweichen, und Ti kann sowohl zeitlich als auch räumlich variieren. In magnetisierten Plasmen ist oft zwischen Ti,perp und Ti,parallel zu unterscheiden, die die Temperaturen senkrecht bzw. längs zum Magnetfeld bezeichnen.

Diagnostik erfolgt überwiegend durch Spektraldiagnostik. Die Doppler-Breite von Spektrallinien impurer Ionen liefert Ti. Die CXRS (Charge-Exchange-Rekombination-Spektroskopie) nutzt Reaktionen mit neutralen Teilchen, um Ti über Dopplerbreite zu bestimmen. In stark kollisionalen Plasmen kann Ti als Maxwell-Boltzmann-Verteilung angenommen werden; in weniger kollisionalen Systemen können Nicht-Maxwell-Verteilungen auftreten. Die Auswertung hängt von Sichtachse, Instrumentenauflösung und dem Magnetfeld ab.

Anwendungsgebiete befinden sich vor allem in der Plasmaphysik und Astrophysik. In Fusionsforschung (Tokamak, Stellarator) liegen Ti typischerweise im keV-Bereich; in anderen Plasmen kann Ti deutlich höher oder niedriger sein. Im Solarwind und in Supernova-Remnants wird Ti oft mit Temperaturen gemessen, die Millionen Kelvin entsprechen. Heizprozesse, Energieaustausch zwischen Ionen und Elektronen sowie Transportmechanismen bestimmen Ti und führen manchmal zu Ti größer Te.

Bedeutung: IonenTemperaturen beeinflussen Reaktionsraten, Transport und Stabilität von Plasmen. Sie liefern Hinweise auf Heating-Mechanismen und Energieverteilung. In vielen Experimenten ist Ti nur indirekt zugänglich, da die Hauptionenarten schwer zu beobachten sind. Die Annahme einer einheitlichen Ti kann bei starken Gradienten oder anisotropen Verteilungen fehlerhaft sein.

Siehe auch: Plasmaphysik, Temperaturverteilung, CXRS.