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等離子體輻射
plasma radiation
自然界和實驗室的等離子體中包含電子、離子和中性原子，粒子間的相互作用以及帶電粒子與電磁場的相互作用使等離子體輻射大量電磁波，包括微波、光波和x射綫等。對於天體和空間的等離子體，輻射幾乎是認識它們的唯一途徑；對於實驗室等離子體，可以通過輻射的測量，瞭解它的各種性質參數及運動特徵。輻射是高溫等離子體能量輸運和耗散的重要途徑，為了實現聚變反應的功率平衡，減少輻射損失是一個重要課題。
等離子體的主要輻射機製有以下4種。① 激發輻射。對於等離子體中的原子或部分電離的離子，當其中的外層電子被激發到較高能級後返回較低能級時，發出的輻射稱為激發輻射。各種原子或離子有其獨特的綫狀譜係，譜綫會因多普勒效應、斯塔剋效應增寬，譜綫的波長、強度、輪廓、偏振都可表徵等離子體的性質。②復合輻射。等離子體中的自由電子與離子碰撞復合時會釋放光子，稱為復合輻射。復合輻射是躍變式的連續譜，在低溫時比較重要。在高溫等離子體的連續輻射中復合輻射所占成分很小。③軔緻輻射。等離子體中的帶電粒子在庫侖碰撞過程中因電子速度改變發出的輻射稱為軔緻輻射。軔緻輻射是連續譜，一般在紫外綫到 x射綫範圍。在聚變反應堆中，高溫等離子體的軔緻輻射是能量損失的重要因素，聚變反應提供的能量必須超過這一損耗才能正常運行。④ 迴旋輻射。磁約束等離子體中帶電 粒子在洛倫茲力作用下的迴旋運動産生的輻射稱為迴旋輻射，主要是電子的迴旋輻射。迴旋輻射是綫輻射，包括迴旋基頻及其諧波，功率較弱，接近各嚮同性。相對論性電子的迴旋輻射稱為同步輻射， 功率大， 方向性弱，集中在一個小區域內，是連續譜。同步輻射在天體物理中很重要。 |
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| 自然界和實驗室的等離子體中包含電子、離子和中性原子，粒子間的相互作用以及帶電粒子與電磁場的相互作用使等離子體輻射大量電磁波，包括微波、光波和X射綫等。對於天體和空間的等離子體，輻射幾乎是認識它們的唯一途徑；對於實驗室等離子體，可以通過輻射的測量，瞭解它的各種性質參數及運動特徵。輻射是高溫等離子體能量輸運和耗散的重要途徑，為了實現聚變反應的功率平衡，減少輻射損失是一個重要課題。 |
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| 等離子體的主要輻射機製有以下4種。① 激發輻射。對於等離子體中的原子或部分電離的離子，當其中的外層電子被激發到較高能級後返回較低能級時，發出的輻射稱為激發輻射。各種原子或離子有其獨特的綫狀譜係，譜綫會因多普勒效應、斯塔剋效應增寬，譜綫的波長、強度、輪廓、偏振都可表徵等離子體的性質。②復合輻射。等離子體中的自由電子與離子碰撞復合時會釋放光子，稱為復合輻射。復合輻射是躍變式的連續譜，在低溫時比較重要。在高溫等離子體的連續輻射中復合輻射所占成分很小。③軔緻輻射。等離子體中的帶電粒子在庫侖碰撞過程中因電子速度改變發出的輻射稱為軔緻輻射。軔緻輻射是連續譜，一般在紫外綫到 X射綫範圍。在聚變反應堆中，高溫等離子體的軔緻輻射是能量損失的重要因素，聚變反應提供的能量必須超過這一損耗才能正常運行。④ 迴旋輻射。磁約束等離子體中帶電 粒子在洛倫茲力作用下的迴旋運動産生的輻射稱為迴旋輻射，主要是電子的迴旋輻射。迴旋輻射是綫輻射，包括迴旋基頻及其諧波，功率較弱，接近各嚮同性。相對論性電子的迴旋輻射稱為同步輻射， 功率大， 方向性弱，集中在一個小區域內，是連續譜。同步輻射在天體物理中很重要。 |
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dengliziti fushe
等離子體輻射
plasma radiation
自然界和實驗室中的等離子體中包含電子、離子，有時也有中性原子。由於這些粒子間以及它們與電磁場之間的相互作用,等離子體會輻射出大量的電磁波,其頻率範圍包括微波、光波和 X射綫區域。在天文學中幾乎完全依靠等離子體的輻射來獲取知識；在實驗室等離子體的研究工作中，通過對輻射的測量可以給出等離子體的許多信息，如組分、電離狀態、溫度、密度等；輻射又是高溫等離子體能量輸運和耗散的一個重要途徑，因而在聚變等離子體研究中，為了實現聚變反應的功率平衡，減少輻射損失，是目前的一個重要課題。
等離子體輻射的定量分析還處於初步階段，僅對某些特殊情況作了理論分析。如等離子體處於完全熱平衡，並對輻射能完全吸收，就可以直接用黑體輻射公式來描述各種溫度下的輻射譜。但是一般實驗室的等離子體都不是完全吸收體，其輻射低於黑體輻射限。有些等離子體更是遠離完全吸收體,如實驗室的磁約束等離子體,一般都是稀薄電離氣體，除在低頻（如微波）部分和一些共振頻率處有較強的吸收外，它對輻射幾乎是完全透明的。當等離子體輻射不能簡單地用黑體輻射描述時，就必須考察其具體的輻射過程，下面簡介幾種主要的輻射機製。
激發輻射 當等離子體中存在原子或部分電離的離子時，原子或離子的外層軌道電子可能被激發到較高能級。除亞穩態外，激發態的壽命一般短於10□秒,所以電子很快就跳回到較低能級，同時發生輻射，稱為激發輻射。這是電子在束縛態之間躍遷而産生輻射，也稱為束縛-束縛過程。束縛態能量都是量子化的,所以此過程所發射的光子能量是分立的，形成綫光譜。各種原子或離子有其獨特的綫光譜係。某種元素的原子或離子相應於能級p、q之間躍遷所發射譜綫的功率密度□為
□， (1)式中□為□ 階離子（□=0為原子）處於上能級 p的粒子密度;□□為p、q能級間的自發躍遷幾率;□□為p、q能級間的能量差。
式(1)中的 □由粒子的電離態和激發態的分佈决定，它涉及等離子體模型。理論上根據等離子體的不同狀態采用局部熱平衡、日冕和碰撞輻射等模型。計算的可靠性不僅决定於模型的選取，還决定於所采用的原子參量的精度。原子參量如激發、電離和復合等截面數據或半經驗表式正在不斷積纍和改進中，目前所達到的精度一般不高。對原子序數低的元素可能相差一倍；對原子序數高的元素可能相差10倍。
為了求得等離子體的激發輻射功率，原則上要計算出所有譜綫的輻射功率之和，一般衹計算一些很強的綫輻射。不同元素的激發輻射則與元素的原子序數及電子溫度有很大關係。一般說低溫時低電離態的原子的激發輻射強；隨着電子溫度升高，高電離態的原子的激發輻射增強。日常所見的等離子體光源如霓虹燈就是利用激發輻射。在受控核聚變研究中，作為工作氣體的氫或其同位素在電子溫度高於十幾個電子伏時基本上完全電離。但是等離子體中含有少量原子序數較高的雜質時，雜質的激發輻射是等離子體的最主要的輻射源。
譜綫的自然寬度很窄，而引起其譜綫增寬的因素主要有：多普勒效應、斯塔剋效應等。譜綫的波長、強度、輪廓和偏振度都可表徵等離子體性質。
復合輻射 等離子體中的自由電子和離子碰撞時可能與離子復合，復合時釋放光子，稱為復合輻射。復合過程中電子從自由態到束縛態,因此也稱為自由-束縛過程。自由電子有一個速度分佈，在其被俘獲時釋放的能量構成一個連續譜。不過這種輻射譜是躍變式的。自由電子可能被捕獲到各個能級，其輻射的光子能量 □□為
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