plasmastatischen

Plasmastatisch oder plasma statics bezeichnet in der Plasmaphysik den Bereich, der sich mit stationären oder zeitlich langsamen Zuständen eines Plasmas befasst, bei denen dynamische Effekte vernachlässigt werden. Typischer Fokus liegt auf Gleichgewichtsprozessen von Ladungsverteilungen, elektrischen Feldern und Teilchenströmen, insbesondere in Grenzbereichen zu Wänden, Elektroden oder Trennern.

Theoretischer Rahmen ist oft die elektrostatische Annäherung, bei der magnetohydrodynamische Dynamik ignoriert wird. Die Beschreibung nutzt das Poisson-Gesetz zur Kopplung von Feld und Ladung sowie Verteilungen von Elektronen und Ionen (oft mit Boltzmann-Verteilungen oder kinetischen Modellen). Zentrale Konzepte sind die Debye-Schutzlänge, die angibt, über welche Distanz sich Ladungen in einem plasmaspezifischen Medium ausgleichen, sowie Potentialprofile in bulklosen Bereichen. In Grenzschichten am Materialrand entsteht eine sogenannte Sheath, in der sich Potenzialsprünge und beschleunigte Ionen ergeben. Begriffe wie Bohm-Kriterium beschreiben Bedingungen, unter denen Teilchen in die Sheath einlaufen, und das Child-Langmuir-Verhältnis wird häufig bei angrenzenden Diode-ähnlichen Strukturen herangezogen.

Wichtige Phänomene sind elektrostatische Felder in Plasmen, Ladungstrennung an Grenzflächen, Sheath- und Presheath-Strukturen sowie stationäre Strom- und Potenzialverläufe. Anwendungen finden sich in der Halbleiter-Herstellung (Plasma-Ätzen, Abscheidung), Oberflächenbehandlung, Beschichtungsverfahren und anderen Prozessen, bei denen stationäre oder quasi-stationäre Plasmen eine Rolle spielen.

Der Begriff wird vor allem in älteren Publikationen oder in spezifischen Grenzschichtsituationen verwendet. In vielen modernen Texten wird stattdessen von Plasmaphysik insgesamt oder von magnetohydrodynamischen Modellen gesprochen. Siehe auch Debye-Länge, Poisson-Gleichung, Sheath, Bohm-Kriterium, Langmuir-Probe.