ioniseringsgrad

Ioniseringsgrad, eller graden av jonisering, är ett mått på hur stor andel av atomer i ett ämne eller en gas som har blivit joniserade. Den definieras vanligtvis som α = n_i/(n_i+n_n), där n_i är tätheten av joniserade partiklar och n_n tätheten av neutrala atomer. I sammanhang där man räknar totalt antal partiklar används ofta x_e = n_e/n_tot, där n_e är elektronantalet och n_tot är den totala tätheten (n_i+n_n+n_e). Ioniseringsgraden är en dimensionlös kvantitet som ligger mellan 0 och 1; i rumstemperaturkall gas blir den nästan alltid mycket låg, medan den i plasmer kan vara nära 1 under höga temperaturer eller stark strålning.

Jonisering påverkas främst av temperatur och strålning, men även av tryck och kemisk sammansättning. I gaser i termodynamisk jämvikt kan joniseringsgraden beräknas med Saha-ekvationen, som relaterar n_i och n_e till temperatur, tryck och jonisationsenergi. I icke-jämviktsplasmer krävs oftare tidsberoende modeller som tar hänsyn till radiativa och kollisionsbaserade processer.

Mätning av ioniseringsgrad görs vanligen genom spektral analys av emission och absorption samt genom elektriska mätningar som ger elektron- eller jontäthet, exempelvis med Langmuir-prober eller konduktivitetsmetoder.

Användningsområden finns inom astrofysik, där ioniseringsgraden påverkar strålning och energitransport i stjärnors atmosfärer och H II-regioner, samt inom plasmafysik och olika tekniska tillämpningar där ledningsförmåga och optiska egenskaper styrs av graden av jonisering.