DPG
Mitgliedschaft
Veranstaltungen
Programme
Preise
Veröffentlichungen
Presse
Service
 
Druckversion
Position: www.dpg-physik.de  >  dpg  >  gliederung  >  fv  >  p  >  info  >  glossar.html

Schema verschiedener Plasmen   Glossar zur Plasmaphysik


Im Folgenden sind einige Begriffe aus der allgemeinen Plasmaphysik beschrieben.
Glossare speziell zur Fusion stellt die → Fusion Energy Educational Web Site zusammen.


Alphateilchen   Atomkern des Heliumatoms, besteht aus zwei Protonen und zwei Neutronen.
Anode   Positive Elektrode einer elektrischen Entladung (siehe auch Kathode).
Atom   Alle Materie ist aus kleinsten Einheiten, den Atomen, aufgebaut, die dem Stoff seine chemische und physikalische Eigenschaft geben. Atome bestehen aus einem positiv geladenen Atomkern und einer Hülle aus Elektronen. Die Ladung von Kern und Hülle ist entgegengesetzt gleich groß. Daher tragen Atome netto keine elektrische Ladung. Ein Wasserstoffatom hat einen Durchmesser von 1,06x10-10 m.
→ Teilchenabenteuer
Atomkern   Der Durchmesser des Atomkerns ist mit etwa 10-14 m zehntausendmal kleiner als die Atomhülle. Der Atomkern enthält Protonen und Neutronen. Aus Stabilitätsgründen ist die Zahl der Neutronen bei schwereren Elementen höher als die Protonenzahl.
Aurora
borealis
  = Nordlicht. Im Bereich des nördlichen Polarkreises auftretende Leuchterscheinung der Hochatmosphäre in Höhen von mehr als 100 km. Auf der Südhalbkugel heißt das Phänomen 'Aurora australis'.
→ Polarlicht
Bindungsenergie   Energie, die aufgewendet werden muß, um ein Elektron aus dem Atom zu lösen (Ionisationsenergie) oder ein Nukleon aus dem Atomkern zu entfernen.
Blitzentladung   Elektrische Entladung bei hohem Gasdruck, die zwischen Gewitterwolke und Erdboden erfolgt. Die Stromstärke in einem Blitzkanal erreicht Werte von 10.000 A. Das Plasma und das im Blitzkanal vorhandene Neutralgas heizen sich durch den Stromfluß stark auf. Die hierdurch bedingte plötzliche Ausdehnung des Blitzkanals erzeugt den Donner. Neuerdings weiß man, daß Blitzentladungen auch zwischen Wolke und Ionosphäre stattfinden.
→ Blitze
Coulombkristall   Regelmäßige, kristallartige Anordnung elektrisch geladener Teilchen in Potentialfallen, Plasmen oder kolloidalen Suspensionen.
Deuterium   Isotop des Wasserstoffs, dessen Kern ein Proton und ein Neutron enthält.
Diffusion   Transportvorgang in Gasen, der durch ein Dichtegefälle oder durch Temperaturunterschiede ausgelöst wird.
Elektron   Negativ geladenes Elementarteilchen (Zeichen: e; Masse=9,1x10-31 kg; Ladung=-1,6x10-19 As). Die Hülle der Atome ist aus Elektronen in verschiedenen Energieschalen aufgebaut. in verschiedenen Energieschalen aufgebaut.
→ Entdeckung des Elektrons.
Elektronenvolt   Energieeinheit (Abk.: eV). Dieses ist die Energie, die ein Elektron (oder Proton) aufnimmt, wenn es eine Beschleunigungsspannung von 1 V durchlaufen hat. 1 eV = 1,6x10-19 J. Vielfache sind: 1 keV = 1.000 eV; 1 MeV = 1.000.000 eV.
Gasentladung   In Glasröhren, die mit stark verdünnten Gasen, d.h. bei Gasdrücken von weniger als 10 mBar, gefüllt sind, kann bei mäßigen Spannungen (500 - 1.000V) ein elektrischer Stromfluß aufrecht erhalten werden, der zu intensiven Leuchterscheinungen führt. Derartige Gasentladungen werden z.B. als Leuchtreklamen ("Neonröhren") verwendet. Leuchtreklamen ("Neonröhren") verwendet. Siehe auch: Leuchtstoffröhre.
→ Phänomene der Gasentladung
Glimmlicht   Ursprünglich der kathodennahe Teil einer Niederdruckgasentladung. Wegen der ähnlichen Wirkungsmechanismen werden auch die Teile einer Hochfrequenzentladung als Glimmlicht bezeichnet, die durch energetische Elektronen aus dem Randbereich fremderzeugt werden.
Helium   Leichtestes Edelgasatom, dessen Kern aus zwei Protonen und zwei Neutronen besteht. Der energetische Grundzustand der Elektronenhülle ist mit zwei Elektronen vollständig aufgefüllt. Hieraus erklärt sich die chemische Inaktivität des Heliumatoms.
Ion   Elektrisch geladenes Atom, dem ein oder mehrere Elektronen fehlen. Einige Atome (z.B. Sauerstoff, Chlor, Fluor) können Elektronen anlagern und bilden auch negative Ionen.
Ionisation   Prozeß, bei dem ein Atom (oder Ion) ein Elektron verliert. Ionisation kann durch Stoß mit einem energiereichen Elektron oder Photon erfolgen. Auch durch Kontakt mit angeregten Atomen oder mit einer heißen Oberfläche kann es zur Ionisation kommen.
Ionosphäre   Oberste Schicht der Atmosphäre zwischen etwa 60km und 500km Höhe, die durch die Ultraviolettstrahlung der Sonne ionisiert wird. Da die Ionosphäre ein elektrisch leitendes Plasma darstellt. Die Existenz der Ionsophäre wurde postuliert anhand der Beobachtung der Reflektion von Radiowellen, die die transatlantische Kurzwellen-Kommunikation möglich macht.
Isotop   Atomkerne mit gleicher Anzahl von Protonen aber verschiedener Zahl von Neutronen heißen Isotope.
ITER   ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) ist der geplante nächste Schritt, im Rahmen einer weltweiten Kollaboration die Fusionsenergie fortzuentwickeln.
→ ITER
JET   Joint European Torus; europäisches Fusionsexperiment nach dem Prinzip eines Tokamaks, das im britischen Culham betrieben wird. 
→ JET
Kathode   Name der negativen Elektrode einer elektrischen Entladung. Die positive Elektrode heißt Anode.
Kernfusion   Bei der Verschmelzung (Fusion) leichter Atomkerne wird die Bindungsenergie freigesetzt. Zu diesem Zweck müssen die Atomkerne, die sich elektrisch abstoßen, so nahe zusammengeführt werden, daß sie sich fast berühren. Die hierfür erforderliche Energie ist von der Größenordnung einiger MeV (Millionen Elektronenvolt). Kernfusion erfordert also eine sehr hohe Temperatur des Plasmas.
Kolloidale
Suspension
  Wässrige Lösung, die feine Teilchen enthält. Unter Zugabe einer Säure laden sich die Partikel auf und können regelmäßige Muster (Coulombkristalle) bilden.
Langmuirsonde   Irving Langmuir entwickelte eine Methode, aus der Strom-Spannungs-Kennlinie von kleinen Zusatzelektroden in Plasmaentladungen die Elektronentemperatur und -dichte zu bestimmen. Dieses Verfahren wird in vielfältigen Variationen zur Analyse von Laborplasmen und Weltraumplasmen eingesetzt.
Laserfusion   Kernfusion, bei der die Kompression und Aufheizung eines Kügelchens aus Deuterium und Tritium durch Einstrahlung intensiver Laserstrahlung erreicht werden soll.
Leuchtstoffröhre   Niederdruck-Gasentladung in einem Gemisch aus dem Edelgas Argon und Quecksilberdampf. In der positiven Säule dieser Entladung wird das Quecksilberatom durch Elektronenstoß zu intensiver Ultraviolett-Strahlung angeregt. Ein auf der Innenseite der Glasröhre aufgebrachter Leuchtstoff wandelt diese UV-Strahlung in sichtbares Licht um.
Lichtbogen   Ursprünglich Bezeichnung für eine stromstarke elektrische Entladung zwischen zwei Kohlestiften (Bogenlampe). Heute Name für alle stromstarken Entladungen bei mittleren und hohen Drücken, die eine heiße Kathode besitzen.
Lorentzkraft   Kraft (F), die auf ein bewegtes Teilchen der Ladung q und Geschwindigkeit v in einem Magnetfeld der Induktion B wirkt: F = q v × B . Die Richtung der Lorentzkraft steht senkrecht auf der Magnetfeldrichtung und der Geschwindigkeitsrichtung. In einem homogenen Magnetfeld ist daher die Bahn eines geladenen Teilchens eine Kreisbahn (oder Schraubenlinie) um die Magnetfeldrichtung.
Magnetischer
Einschluß
  Sammelbezeichnung für Plasmaeinschluß in Tokamak und Stellarator. Trägheitseinschluß wird in der Laserfusion benutzt, Sterne benutzen die Schwerkraft zum Einschluß des Plasmas.
→ Kernfusion und magnetischer Einschluß
Magnetosphäre   Durch den Staudruck des Sonnenwindes ist das Magnetfeld der Erde sonnenwärts zusammengedrückt und in Mitternachtsrichtung zu einem langen Schweif auseinandergezogen. Dieser mit Plasma gefüllte Bereich desErdmagnetfeldes oberhalb der Ionosphäre heißt Magnetosphäre.
→ Magnetische Stürme
Neutron   Elektrisch ungeladenes Elementarteilchen, das 1932 von Chadwick entdeckt wurde (Zeichen: n; Masse=1,67x10-27 kg).
Nichtlineare
Dynamik
  Forschungsgebiet, das aus der Theoretischen Mechanik hervorging. Seit etwa 1980 werden hier fächerübergreifend zwischen Physik, Mathematik, Biologie, Chemie, Regelungstechnik, sowie Sozial- und Wirtschaftswissenschaften Gemeinsamkeiten zwischen komplexen Phänomenen und ihrer ähnlichen mathematischen Beschreibung studiert.
Nichtneutrale
Plasmen
  Elektronen, die in Paul- oder Penningfallen gefangen sind, zeigen viele Verwandschaften mit Plasmasystemen. Wegen der gemeinsamen kollektiven Effekte nennt man sie nichtneutrale Plasmen.
→ Nonneutral Plasmas
Nordlicht   Leuchterscheinung in der Hochatmosphäre (Ionosphäre), die durch energiereiche Elektronen des Sonnenwindes erzeugt wird, die entlang der magnetischen Feldlinien eindringen können und in dem verdünnten Gas der Hochatmosphäre eine Glimmentladung hervorrufen.
→ Polarlicht
Nukleon   Sammelbegiff für die Kernbausteine Proton und Neutron.
Pellet   Kügelchen aus gefrorenem Deuterium, das in fester Form in ein Tokamakplasma eingeschossen wird, um den Brennstoff nachzuliefern.
Photon   Quantum elektromagnetischer Strahlung. Bedeutsam sind für die Ionisationsprozesse Photonen des sichtbaren Lichtes (650nm - 400nm), Ultraviolettstrahlung (400nm - 100nm) und Röntgenstrahlung (<100nm).
Plasma   Ionisiertes Gas, welches sich aus Ionen, Elektronen und Neutralteilchen zusammensetzt. Aufgrund der Ladungsträger läßt sich das Plasma durch elektrische und magnetische Felder beeinflussen. Der Plasmazustand wird auch als 4. Aggregatzustand der Materie bezeichnet. Plasmen zeigen kollektives Verhalten, z.B. Abschirmung und Plasmaoszillationen.
Plasmaätzen   Ein Trockenätzverfahren, bei dem reaktive Atome oder Ionen (z.B. Sauerstoff, Chlor, Fluor)in einer (meistens mit Hochfrequenz betriebenen) Gasentladung erzeugt werden. Beim Ätzen mit Ionen macht man sich zunutze, daß diese im Randbereich gerichtet zwischen Plasma und Substrat beschleunigt werden und tiefe Gräben mit steilen Wänden erzeugen können.
Plasmachemie   Die Plasmachemie macht sich zunutze, daß chemische Reaktionen in der Gasphase oder an Oberflächen durch Atome, die in einer Gasentladung angeregt werden, bei niedrigen Prozeßtemperaturen ablaufen können.
Plasmakristall   Regelmäßige Anordnung hochgeladener makroskopischer Partikel in staubigen Plasmen. Unter dem Einfluß der gegenseitigen Abstoßung bilden die Partikel einen Coulombkristall.
Plasmasimulation   Das kollektive Verhalten von Plasmen kann mit heutigen Computern durch Lösung der Bewegungsgleichung einzelner Teilchen untersucht werden. Derartige Simulationen geben detaillierten Einblick in mikroskopische Prozesse, die Meßverfahren an realen Plasmen unzugänglich sind.
Plasma-
technologie
  Sammelbegriff für eine Reihe von industriellen Anwendungen von Plasmaverfahren. Hierzu gehören u.a.: Ätzen von Halbleiterchips, Abscheiden von Silizium für Solarzellen, Abscheiden von Siliziumdioxid zur Passivierung von Oberflächen, Aktivieren von Oberflächen, Schmelzen und Schweißen mit Lichtbögen sowie der Bereich der Plasmachemie.
Positive Säule   Der sich selbst erhaltende Teil einer Gasentladung, bei dem Ionisation durch Elektronenstoß und Teilchenverluste durch Diffusion im Gleichgewicht stehen.
Proton   Positiv geladenes Elementarteilchen (Zeichen: p; Masse=1,67x10-27 kg; Ladung=+1,6x10-19 As.
Sonnenwind   Energiereiche Partikelstrahlung aus Elektronen, Protonen und Heliumkernen, die von der Sonne ausgeht. Der Sonnenwind hat eine Geschwindigkeit von 200 - 800 km/s und eine Dichte von 1-50 Teilchen pro Kubikzentimeter.
Magnetischer
Spiegel
  Geladene Teilchen bewegen sich in Magnetfeldern infolge der Lorentzkraft auf Schraubenbahnen. Wenn die Magnetfeldlinien büschelartig auseinanderlaufen, besitzt die Lorentzkraft im Mittel über einen Umlauf des Teilchens um die Magnetfeldlinie eine Kraftkomponente, die in Richtung des schwächeren Magnetfeldes weist.
Staubige
Plasmen
  Sammelbezeichnung für Plasmen, die außer Ionen und Elektronen makroskopische Partikel von Nanometer bis Mikrometer Größe enthalten. In der Regel sind diese Partikel negativ geladen. Partikel von 10 Mikrometer Durchmesser können typisch 5.000 Elementarladungen tragen. Durch die elektrische Wechselwirkung der hochgeladenen Partikel, können diese einen flüssigen oder festen Zustand (Plasmakristall) annehmen.
Stellarator   Ringförmige Plasmaanordnung, bei der geeignet verformte Magnetfeldspulen zu einer Verdrillung der Plasmsäule führen, die eine besonders hohe Stabilität besitzt. Das Stelleratorprinzip geht auf einen Entwurf von Lyman Spitzer (1956) zurück. Ein neues Experiment (Wendelstein 7-X) befindet sich im Aufbau. In Garching wurde seit 1988 der Stellerator Wendelstein 7-AS betrieben.
→ Stelleratorprinzip
Stern-
spektroskopie
  Seit Fraunhofers Untersuchung der dunklen Linien im Spektrum der Sonne (1813) haben wir aus der Wellenlänge, Intensität und Form der Spektrallinien detaillierte Kenntnis über chemische Zusammensetzung, Temperatur und Dichte der Sterne.
Temperatur   Temperatur ist ein Maß für die Bewegungsenergie der Atome. Der Mittelwert der kinetischen Energie: <½ m v²> = (3/2) k T   ist proportional zur absoluten Temperatur (Einheit: Kelvin), wobei k = 1,38x10-23 J/K die Boltzmannkonstante ist. Die Kelvinskala hat die gleiche Abstufung wie die Celsiusskala, nur der Nullpunkt ist so verschoben, daß 0 °C = 273,16 K.
TFTR   Tokamak Fusion Test Reactor des Princeton Plasma Physics Laboratory, USA.  
→ TFTR Experiment
Tokamak   Ringförmige Plasmaanordnung, die die Sekundärwicklung eines großen Transformators bildet. Das Tokamakprinzip wurde in den fünfziger Jahren in der Sovietunion von Tamm und Sacharov entwickelt. Der mit dem Transformator induzierte Strom dient zur Aufheizung des Plasmas und zur Überlagerung eines poloidalen Magnetfeldes, das den Einschluß der Plasmateilchen erhöht.
→ Tokamakprinzip
Trägheits-
fusion
  Sammelbegriff für Experimente zur Fusion mit Lasern und mit Ionenstrahlen. In beiden Fällen wird die Energie so rasch zugeführt, daß das Target aufgrund seiner Massenträgheit hinreichend lange zusammenhält um eine genügende Zahl von Fusionsreaktionen zu liefern.
Tritium   Isotop des Wasserstoffs, dessen Atomkern aus einem Proton und zwei Neutronen besteht. Tritium ist radioaktiv mit einer Halbwertszeit von 12,3 Jahren.
Turbulenz   Hochgradig ungeordneter Zustand einer Flüssigkeit oder eines Plasmas, in dem eine Vielzahl wechselwirkender Wirbel oder Wellen auftritt.
Van Allen
Strahlungsgürtel
  Hochenergetische Protonen und Elektronen aus dem Sonnenwind sind im Magnetfeld der Erde durch den Spiegeleffekt gefangen, wo sie zwei Gürtel im Höhenbereich zwischen 1.000 km und 25.000 km bilden.
Wasserstoff   Leichtestes der chemischen Elemente, das aus einem Proton und einem Elektron besteht. Schwerer Wasserstoff (Deuterium) und überschwerer Wasserstoff (Tritium) enthalten im Kern ein bzw. zwei zusätzliche Neutronen.
Wendelstein 7-X   Das Stelleratorexperiments Wendelstein 7-X ist das Nachfolgeexperiment von Wendelstein 7-AS und wird in Greifswald aufgebaut.
→ Wendelstein 7-AS und Wendelstein 7-X

Dieses Glossar basiert auf der Zusammenstellung der → Arbeitsgruppe Plasmadynamik.
 
© Deutsche Physikalische Gesellschaft | letzte Änderung 04.02.2015, 09:32 | Impressum | Kontakt | Bearbeiten