Plasmaomgevingen

Plasmaomgevingen zijn omgevingen waarin plasma een dominante rol speelt in de dynamiek en de interacties met materie en elektromagnetische velden. Een plasma is een geïoniseerd gas met vrije elektronen en ionen en vertoont collectieve verschijnselen zoals aanpassingen aan velden, golven en instabiliteiten. Plasmaomgevingen komen voor in de ruimte en in sterrenkundige systemen, in de aarde en andere planeten, in laboratoriumopstellingen voor fundamenteel onderzoek, en in industriële processen zoals plasma-etsen en sputteren.

Belangrijke kenmerken zijn onder meer temperatuur, dichtheid en de mate van ionisatie, die sterk kunnen variëren tussen miljarden en duizenden kelvin en tussen minder en meer dan een miljard elektronen per kubieke centimeter. Doordat elektronen veel sneller bewegen dan ionen en doordat velden een grote invloed hebben, vertonen plasma’s vaak niet-thermisch gedrag en sterke collectieve effecten. Kenmerken zoals Debye-lengte, plasmafrequentie en magnetisatie bepalen hoe velden en straling door of in het plasma propagere­ren. Plasmas worden bestudeerd als magnetisch geïoniseerde of niet-geïoniseerde systemen en kunnen onderworpen zijn aan externe velden en drijvende krachten.

Toepassingen en context: in laboratoria bestudeert men plasmaphysica en kernfusie-onderzoeksopstellingen; in de industrie worden plasmas gebruikt voor oppervlaktebehandeling en coatingen. In de ruimte spelen plasmas een centrale rol in de ijs- en stofvorming, de ruimteweer-omstandigheden en de interactie tussen satellieten en de interplanetaire omgeving. Diagnostiek omvat spectroscopie, Langmuir-probes, interferometrie en numerieke simulaties.