Відкрив плазму. Плазма – четвертий стан речовини

Міністерство освіти та науки Російської Федерації

Федеральне агентство з освіти

Тихоокеанський державний економічний університет

Кафедра фізики

Тема: Плазма – четвертий стан речовини

Виконала:

Агрегатний стан - стан речовини, що характеризується певними якісними властивостями: здатністю або нездатністю зберігати обсяг і форму, наявністю або відсутністю далекого та ближнього порядку та іншими. Зміна агрегатного стану може супроводжуватися стрибкоподібною зміною вільної енергії, ентропії, щільності та інших основних фізичних властивостей.

Відомо, що будь-яка речовина може існувати тільки в одному з трьох станів: твердому, рідкому або газоподібному, класичним прикладом чого є вода, яка може бути у вигляді льоду, рідини та пари. Проте речовин, які у цих вважаються безперечними і загальнопоширеними станах, якщо брати весь Всесвіт загалом, обмаль. Вони навряд чи перевищують те, що в хімії вважається дуже малими слідами. Решта речовини Всесвіту перебуває у так званому плазмовому стані.

Словом "плазма" (від грец. "плазма" - "оформлене") в середині XIX

в. стали називати безбарвну частину крові (без червоних і білих тілець) і

рідина, що наповнює живі клітини. У 1929 р. американські фізики Ірвінг Ленгмюр (1881-1957) та Леві Тонко (1897-1971) назвали плазмою іонізований газ у газорозрядній трубці.

Англійський фізик Вільям Крукс (1832-1919), що вивчав електричний

розряд у трубках з розрідженим повітрям, писав: «Явлення у відкачаних

трубках відкривають для фізичної науки новий світ, у якому матерія може існувати у четвертому стані».

Залежно від температури будь-яка речовина змінює своє

стан. Так, вода при негативних (за Цельсієм) температурах знаходиться в твердому стані, в інтервалі від 0 до 100 "С - в рідкому, вище 100 ° С-в газоподібному. Якщо температура продовжує зростати, атоми і молекули починають втрачати свої електрони - іонізуються і газ перетворюється на плазму При температурах понад 1000000 °С плазма абсолютно іонізована - вона складається тільки з електронів і позитивних іонів.Плазма - найбільш поширений стан речовини в природі, на неї припадає близько 99% маси Всесвіту. Зовнішня частина земної атмосфери (іоносфера) теж плазма.

Ще вище розташовуються радіаційні пояси, які містять плазму.

Полярні сяйва, блискавки, зокрема кульові, - це різні види плазми, спостерігати які можна у природних умовах Землі. І лише мізерну частину Всесвіту становить речовина у твердому стані – планети, астероїди та пилові туманності.

Під плазмою у фізиці розуміють газ, що складається з електрично

заряджених та нейтральних частинок, у якому сумарний електричний заряд дорівнює нулю, т. с. виконано умову квазінейтральності (тому, наприклад, пучок електронів, що летять у вакуумі, не плазма: він несе негативний заряд).

1.1. Найбільш типові форми плазми

Властивості та параметри плазми

Плазма має такі властивості:

Достатня щільність: заряджені частинки повинні бути досить близько один до одного, щоб кожна з них взаємодіяла з цілою системою близькорозташованих заряджених частинок. Умова вважається виконаною, якщо кількість заряджених частинок у сфері впливу (сфера радіусом Дебая) є достатньою для виникнення колективних ефектів (подібні прояви - типова властивість плазми). Математично цю умову можна висловити так:

Пріоритет внутрішніх взаємодій: радіус дебаївського екранування має бути малий у порівнянні з характерним розміром плазми. Цей критерій означає, що взаємодії, що відбуваються всередині плазми, більш значні в порівнянні з ефектами на її поверхні, якими можна знехтувати. Якщо цієї умови дотримано, плазму можна вважати квазінейтральною. Математично воно виглядає так:

Плазмова частота: середній час між зіткненнями частинок має бути велике порівняно з періодом плазмових коливань. Ці коливання викликаються дією на заряд електричного поля, що виникає через порушення квазінейтральності плазми. Це поле прагне відновити порушену рівновагу. Повертаючись у положення рівноваги, заряд проходить по інерції це положення, що знову призводить до появи сильного поля, що повертає, виникають типові механічні коливання. Коли цієї умови дотримано, електродинамічні властивості плазми переважають над молекулярно-кінетичними. На мові математики ця умова має вигляд:

2.1. Класифікація

Плазма зазвичай поділяється на ідеальну та неідеальну, низькотемпературну та високотемпературну, рівноважну та нерівноважну, при цьому досить часто холодна плазма буває нерівноважною, а гаряча рівноважною.

2.2. Температура

При читанні науково-популярної літератури читач часто бачить значення температури плазми близько десятків, сотень тисяч або навіть мільйонів ° С або К. Для опису плазми у фізиці зручно вимірювати температуру не в ° С, а в одиницях вимірювання характерної енергії руху частинок, наприклад, електрон-вольт (еВ). Для переведення температури в ев можна скористатися наступним співвідношенням: 1 еВ = 11600 K (Кельвін). Таким чином стає зрозуміло, що температура в десятки тисяч ° С досить легко досяжна.

У нерівноважній плазмі електронна температура значно перевищує температуру іонів. Це відбувається через відмінності в масах іона та електрона, що ускладнює процес обміну енергією. Така ситуація зустрічається у газових розрядах, коли іони мають температуру близько сотень, а електрони близько десятків тисяч K.

У рівноважній плазмі обидві температури рівні. Оскільки для здійснення процесу іонізації необхідні температури, порівняні з потенціалом іонізації, рівноважна плазма є гарячою (з температурою більше кількох тисяч K).

Поняття високотемпературна плазма використовується зазвичай для плазми термоядерного синтезу, що вимагає температур мільйони K.

2.3. Ступінь іонізації

Для того щоб газ перейшов у стан плазми, його необхідно іонізувати. Ступінь іонізації пропорційна числу атомів, що віддали або поглинули електрони, і найбільше залежить від температури. Навіть слабко іонізований газ, у якому менше 1 % частинок знаходяться в іонізованому стані, може виявляти деякі типові властивості плазми (взаємодія із зовнішнім електромагнітним полем та висока електропровідність). Ступінь іонізації α визначається як α = ni/(ni + na), де ni - концентрація іонів, а na - концентрація нейтральних атомів. Концентрація вільних електронів у незарядженій плазмі ne визначається очевидним співвідношенням: ne= ni, де - Середнє значення заряду іонів плазми.

Для низькотемпературної плазми характерна мала ступінь іонізації (до 1%). Оскільки такі плазми часто використовуються у технологічних процесах, їх іноді називають технологічними плазмами. Найчастіше їх створюють за допомогою електричних полів, що прискорюють електрони, які своєю чергою іонізують атоми. Електричні поля вводяться в газ за допомогою індуктивного або ємнісного зв'язку (див. індуктивно зв'язана плазма). Типові застосування низькотемпературної плазми включають плазмову модифікацію властивостей поверхні (алмазні плівки, нітридування металів, зміна змочуваності), плазмове травлення поверхонь (напівпровідникова промисловість), очищення газів та рідин (озонування води та спалювання частинок сажі в дизельних двигунах).

Крім трьох основних станів речовини: рідкої, твердої та газоподібної, існує ще й четвертий стан речовини. Цей стан називається плазмою. Плазма- частково чи повністю іонізований газ. Плазму можна одержати шляхом подальшого нагрівання газу. При досить високих температурах починається іонізація газу. І він перетворюється на стан плазми.

Ступінь іонізації плазми може бути різним, залежно від того скільки атомів і молекул іонізовано. Окрім нагрівання газу, плазму можна отримати й іншими шляхами. Наприклад, за допомогою випромінювань або бомбардуванням газу швидкими зарядженими частинками. У таких випадках говорять про низькотемпературну плазму.

Властивості плазми

Плазму виділили в окремий четвертий стан речовини, так як вона має специфічні властивості. Плазма в цілому є електрично нейтральною системою. Будь-яке порушення нейтральності усувається шляхом накопичення частинок одного знака.

Це відбувається тому, що заряджені частинки плазми мають дуже високу рухливість і легко піддаються впливу електричних і магнітних полів. Під впливом електричних полів заряджені частинки переміщаються до області, де порушена нейтральність, до того часу, поки електричне полі стане рівним нулю, тобто відновиться нейтральність.

Між молекулами плазми діють сили кулонівського тяжіння. При цьому кожна частка взаємодіє одночасно з багатьма іншими оточуючими її частинками. Внаслідок чого, частинки плазми крім хаотичного теплового руху можуть брати участь у різних упорядкованих рухах. Тому в плазмі легко порушити різні коливання та хвилі.
У міру збільшення ступеня іонізації плазми її провідність збільшується. За досить високих температур, плазму можна вважати надпровідником.

Плазма у природі

Величезна частина речовини Всесвіту знаходиться саме у стані плазми. Наприклад, Сонце та інші зірки внаслідок високої температури складаються, в основному, із повністю іонізованої плазми. Міжзоряне середовище також складається з плазми. Тут іонізація атомів викликається випромінюванням самих зірок.

Міжзоряна плазма є прикладом низькотемпературної плазми. Наша планета теж оточена плазмою. Наприклад, іоносфера. В іоносфері іонізація газу викликається випромінюванням сонця. Вище іоносфери розташовані радіаційні пояси Землі, які теж складаються з плазми.

В даному випадку плазма також є низькотемпературною. Здебільшого властивостей плазми мають також вільні електрони в металах. Але їх обмеженням є той факт, що вони не можуть вільно пересуватися по всьому об'єму тіла.

При високих т-рах під дією електромагн. полів великої напруженості при опроміненні потоками заряджених частинок високої енергії. Характерна особливість плазми, що відрізняє її від звичайного іонізованого, полягає в тому, що лінійні розміри об'єму, який займає плазма, набагато більше т. зв. дебаєвського радіуса екранування D (див.). Значення D для i-го з H i і т-рою T i визначається виразом:

де n е і Т е - і т-ра соотв., е i-заряд, е-елементарний електрич. заряд (заряд), k-. З цього виразу випливає, що в плазмі, як правило, три і розрізняються.

У низькотемпературній плазмі середня енергія або значно менша за ефективну енергію іонізації частинок; Високотемпературною вважається плазма, що характеризується зворотним співвідношенням зазначених енергій (враховується внесок в іонізацію різних частинок). Зазвичай низькотемпературна плазма має т-ру частинок менше 10 5 К, високотемпературна порядку 10 -10 8 К. Відношення заряджених частинок до сумарної всіх частинок зв. ступенем іонізації плазми.

П лазма, одержувана в лаб. умовах, є в термодинаміч. сенсі і завжди термодинамічно нерівноважна. енергії та маси призводять до порушення локального термодинамічного. та стаціонарності (див. ), закон Планка для поля випромінювання, як правило, не виконується. Плазма зв. термічної, якщо її стан описується у межах моделі локального термич. , А саме: всі частинки розподілені за швидкостями відповідно до закону Максвелла; т-ри всіх компонентів однакові; склад плазма визначається , зокрема іонний склад обумовлений між іонізацією та (ф-ла Еггерта-Саха по суті є виразом для цих процесів); заселеності енергетич. рівнів усіх частинок підпорядковуються розподілу Больцмана. Термічна плазма характеризується зазвичай високим ступенем іонізації та м. б. реалізована з відносно малою ефективною енергією іонізації при досить високій оптич. щільності (тобто випромінювання плазми майже повністю поглинається її власними частинками). Зазвичай плазма описується моделлю часткового локального терміч. , До-раю включає все вищеперелік. положення, але вимагає підпорядкування закону Больцмана заселеності лише збуджених рівнів частинок плазми, виключаючи їх основні стани. Таку плазму зв. квазірівноважний; приклад квазірівноважної плазми-стовп електрич. дуги при атм. .

Недотримання хоча б однієї з умов локального термічного. призводить до виникнення рівноважної плазми. Очевидно, існує безліч нерівноважних станів плазми. Прикладом сильно нерівноважної плазми є плазма тліючого розряду при 10 1 -10 3 Па, в якій середня енергія становить 3-6 еВ, а т-ра важких частинок не перевищує зазвичай 1000 К. Існування і стаціонарність такого нерівноважного стану плазми обумовлені за обміну енергією між та важкими частинками. У плазмі мовляв. , крім цього, може мати місце неефективнийобмін енергією між разл. внутр. ступенями свободи: електронного, коливального, обертального. У межах кожного зі ступенів свободи обмін енергією відбувається відносно легко, що призводить до встановлення квазірівноважних розподілів частинок за відповідним енергетичним. станів. У цьому випадку говорять про електронну, колив., обертають. т-рах частинок плазми.

основ. особливості плазми, що відрізняють її від нейтрального і дозволяють розглядати плазму як особливий, четвертий стан матерії (четверте в-ва), полягають у наступному.

1) Колективне взаємод., тобто. одночасне взаємод. один з одним великої кількості частинок (у звичайних за нормальних умов взаємод. між частинками, як правило, парне), обумовлено тим, що кулонівські сили тяжіння і відштовхування зменшуються з відстанню набагато повільніше, ніж сили взаємодій. нейтральних частинок, тобто. взаємод. у плазмі є "дальнодіючими".

2) Сильне вплив електрич. та магн. полів на св-ва плазми, яке призводить до появи в плазмі просторів. зарядів і струмів і обумовлює цілу низку специфіч. св-в плазми.

Один із найважливіших св-в плазми-ее квазинейтральность, тобто. майже повна взаємна компенсація зарядів на відстанях, значно більших за дебаївський радіус екранування. Електрич. поле окремої зарядженої частинки у плазмі екранується полями частинок із зарядом протилежного знака, тобто. практично знижується до нуля на відстанях порядку дебаївського радіусу від частки. Будь-яке порушення квазінейтральності в об'ємі, займаному плазмою, призводить до появи сильних електрич. полів просторів. зарядів, що відновлюють квазінейтральність плазми

У стані плазми знаходиться переважна частина в-ва Всесвіту - зірки, зіркові, галактич. туманності та міжзоряне середовище. Біля Землі плазма існує в космосі у вигляді "сонячного вітру", заповнює магнітосферу Землі (утворюючи радіаційні пояси Землі) та іоносферу. Процесами у навколоземній плазмі обумовлені магн. бурі та полярні сяйва. Відображення радіохвиль від іоносферної плазми забезпечує можливість далекого радіозв'язку Землі.

У лаб. умовах та за пром. застосування плазму отримують за допомогою електрич. розряду в

Стан плазми практично одноголосно визнається науковою спільнотою як четвертий агрегатний стан. Навколо цього навіть утворилася окрема наука, вивчає це явище – фізика плазми. Стан плазми або іонізований газ представляється як набір заряджених частинок, сумарний заряд яких у будь-якому обсязі системи дорівнює нулю – квазінейтральний газ.

Також існує газорозрядна плазма, що виникає за газового розряду. При проходженні електричного струму через газ перший іонізує газ, іонізовані частинки якого є переносниками струму. Так, в лабораторних умовах отримують плазму, ступінь іонізації якої можна контролювати за допомогою зміни параметрів струму. Однак, на відміну високотемпературної плазми, газорозрядна нагрівається за рахунок струму, і тому швидко охолоджується при взаємодії з незарядженими частинками навколишнього газу.

Електрична дуга - іонізований квазінейтральний газ

Властивості та параметри плазми

На відміну від газу речовина в стані плазми має дуже високу електричну провідність. І хоча сумарний електричний заряд плазми зазвичай дорівнює нулю, вона значно схильна до впливу магнітного поля, яке здатне викликати перебіг струменів такої речовини і розділяти її на шари, як це спостерігається на Сонці.

Спікули – потоки сонячної плазми

Інша властивість, яка відрізняє плазму від газу – колективна взаємодія. Якщо частки газу зазвичай зіштовхуються по двоє, зрідка лише спостерігається зіткнення трьох частинок, то частинки плазми, через наявність електромагнітних зарядів, взаємодіють одночасно з декількома частинками.

Залежно від своїх параметрів плазму поділяють за такими класами:

• За температурою: низькотемпературна – менше мільйона кельвін, і високотемпературна – мільйон кельвін та більше. Одна з причин існування такого поділу полягає в тому, що лише високотемпературна плазма здатна брати участь у термоядерному синтезі.
• Рівноважна та нерівноважна. Речовина у стані плазми, температура електронів якого значно перевищує температуру іонів, називається нерівноважною. У разі коли температура електронів і іонів однакова говорять про рівноважну плазму.
• За ступенем іонізації: високоіонізаційна та плазма з низьким ступенем іонізації. Справа в тому, що навіть іонізований газ, 1% частинок якого іонізовано, виявляє деякі властивості плазми. Однак зазвичай плазмою називають повністю іонізований газ (100%). Прикладом речовини у такому стані є сонячна речовина. Ступінь іонізації залежить від температури.

Застосування

Найбільше застосування плазма знайшла у світлотехніці: у газорозрядних лампах, екранах та різних газорозрядних приладах, на зразок стабілізатора напруги або генератора надвисокочастотного (мікрохвильового) випромінювання. Повертаючись до освітлення – всі газорозрядні лампи ґрунтуються на протіканні струму через газ, що спричиняє іонізацію останнього. Популярний у техніці плазмовий екран є набором газорозрядних камер, заповнених сильно іонізованим газом. Електричний розряд, що виникає в цьому газі, породжує ультрафіолетове випромінювання, яке поглинається люмініфором і далі викликає його свічення у видимому діапазоні.

Друга сфера застосування плазми – космонавтика, а конкретніше – плазмові двигуни. Такі двигуни працюють на основі газу зазвичай ксенону, який сильно іонізується в газорозрядній камері. В результаті цього процесу важкі іони ксенону, які прискорюються магнітним полем, утворюють потужний потік, що створює тягу двигуна.

Найбільші надії покладаються на плазму – як на «паливо» для термоядерного реактора. Бажаючи повторити процеси синтезу атомних ядер, які відбуваються на Сонці, вчені працюють над отриманням енергії синтезу із плазми. Усередині такого реактора сильно розігріта речовина (дейтерій, тритій або навіть) знаходиться в стані плазми, і в силу своїх електромагнітних властивостей утримується за рахунок магнітного поля. Формування більш важких елементів із вихідної плазми відбувається із виділенням енергії.

Також плазмові прискорювачі використовуються в експериментах із фізики високих енергій.

Плазма у природі

Стан плазми - найбільш поширена форма речовини, на яку припадає близько 99% маси всього Всесвіту. Речовина будь-якої зірки – це потік високотемпературної плазми. Крім зірок існує і міжзоряна низькотемпературна плазма, яка заповнює космічний простір.

Найяскравішим прикладом є іоносфера Землі, яка є сумішшю нейтральних газів (кисню та азоту), а також сильно іонізованого газу. Іоносфера утворюється як наслідок опромінення газу сонячним промінням. Взаємодія космічного випромінювання з іоносферою призводить до полярного сяйва.

На Землі плазму можна спостерігати під час удару блискавки. Електричний іскровий заряд, що протікає в атмосфері, сильно іонізує газ на своєму шляху, утворюючи цим плазму. Слід зазначити, що «повноцінна» плазма як набір окремих заряджених частинок утворюється при температурах понад 8000 градусів Цельсія. Тому твердження, що вогонь (температура якого не перевищує 4 000 градусів) – це плазма – лише популярна помилка.

У газовому розряді виникає велика кількість позитивних іонів внаслідок високої ефективності ударної іонізації, причому концентрація іонів та електронів однакова. Така система з електронів та позитивних іонів, розподілених з однаковою концентрацією, називається плазмою . Термін «плазма» було запроваджено 1929 р. американськими фізиками І. Ленгмюром і Л. Тонксом.

Плазма, що виникає в газовому розряді, зветься газорозрядною; до неї відносяться позитивний стовп розряду, що тліє, канал іскрового і дугового розрядів.

Позитивний стовп є так званою неізотермічну плазму. У такій плазмі середні кінетичні енергії електронів, іонів та нейтральних молекул (атомів) різні.

Згадаймо зв'язок між середньою кінетичною енергією молекул ідеального газу (тиск газу в тліючому розряді невеликий, тому його можна вважати ідеальним) та температурою

Можна стверджувати, що температури компонентів плазми є різними. Так, електронна температура в розряді, що тліє, в неоні при тиску 3 мм. рт. ст., порядку 4∙10 4 К, а температура іонів та атомів 400 К, причому температура іонів дещо вища за атомну температуру.

Плазма, в якій виконується рівність:(де індекси « е», « і», « а» відносяться до електронів, іонів, атомів) називається ізотермічною . Така плазма має місце при іонізації за допомогою високої температури (дуга, що горить при атмосферному та вище тиску, іскровий канал); наприклад, у дузі надвисокого тиску (до 1000 атм.) температура плазми досягає 10000 К, температура плазми при термоядерному вибуху – близько кількох десятків мільйонів градусів, в установці «ТОКАМАК» для дослідження термоядерних реакцій – близько 7∙10 6 K.

Плазма може виникнути не тільки під час проходження струму через газ. Газ можна перевести в плазмовий стан і його нагрівання до високих температур. Внутрішні області зірок (зокрема і сонце) перебувають у плазмовому стані, температури яких сягають 10 8 К (рис. 8.10).

Кулонівська далекодійна взаємодія заряджених частинок у плазмі призводить до якісної своєрідності плазми, що дозволяє вважати її особливим, четвертим агрегатним станом речовини.

Найважливіші властивості плазми :

Плазма – найпоширеніший стан речовини у Всесвіті. Сонце та інші зірки складаються з повністю іонізованої високотемпературної плазми. Основне джерело енергії випромінювання зірок – термодинамічні реакції синтезу, які у надрах зірок при великих температурах. Холодні туманності та міжзоряне середовище також знаходяться у плазмовому стані. Вони є низькотемпературною плазмою, іонізація якої відбувається, головним чином, шляхом фотоіонізації під дією ультрафіолетового випромінювання зірок. У навколоземному просторі слабоіонізована плазма знаходиться в радіаційних поясах та іоносфері Землі. З процесами, що відбуваються в цій плазмі, пов'язані такі явища як магнітні бурі, порушення дальнього радіозв'язку і полярні сяйва.

Низькотемпературна газорозрядна плазма, що утворюється при тліючому, іскровому та дуговому розрядах у газах, широко використовується в різних джерелах світла, в газових лазерах, для зварювання, різання, плавки та інших видів обробки металів.

Основний практичний інтерес до фізики плазми пов'язаний із вирішенням проблеми керованого термоядерного синтезу – процес злиття легких атомних ядер за високих температур у керованих умовах. Енергетичний вихід реактора становить 10 5 кВт/м 3 реакції

при щільності плазми 105 см - 3 і температурі 108К.

Утримувати високотемпературну плазму пропонується (1950 р. СРСР, І. Є. Тамм, А. Д. Сахаров) сильним магнітним полем у тороїдальній камері з магнітними котушками, скорочено - токамак. На малюнку 8.11 зображено схема токамака: 1 - первинна обмотка трансформатора; 2 – котушки тороїдального магнітного поля; 3 – лайнер, тонкостінна внутрішня камера для вирівнювання тороїдального електричного поля; 4 – котушки тороїдального магнітного поля; 5 – вакуумна камера; 6 - залізний сердечник (магнітопровід).

В даний час в рамках здійснення світової термоядерної програми інтенсивно розробляються новітні системи типу токамак. Наприклад, у Санкт Петербурзі створено перший Російський сферичний токамак"Глобус-М". Планується створення великого токамака ТМ-15 для дослідження управління конфігурацією плазми. Розпочато спорудження Казахстанського токамака КТМ для відпрацювання технологій термоядерної енергетики. На малюнку 8.12 наведено схему токамака КТМ у перерізі та його вигляд з вакуумною камерою.

Здійснення керованої термоядерної реакцією у високотемпературній плазмі дозволить людству в майбутньому отримати практично невичерпне джерело енергії.

Низькотемпературна плазма ( Т~ 10 3 К) знаходить застосування в газорозрядних джерелах світла, газових лазерах, термоелектронних перетворювачах теплової енергії електричну. Можливе створення плазмового двигуна, ефективного для маневрування у космічному просторі та тривалих космічних польотів.

Плазма служить як робоче тіло в плазмових ракетних двигунах і МГД-генераторах.

Рух плазми в магнітному полі використовується у методі прямого перетворення внутрішньої енергії іонізованого газу на електричну. Цей метод здійснено в магнітогідродинамічному генераторі(МГД-генераторі), принципова схема якого показана малюнку 8.13.

Сильно нагрітий іонізований газ, що утворюється в результаті згоряння палива та збагачення продуктів згоряння парами лужних металів, які сприяють підвищенню ступеня іонізації газу, проходить через сопло та розширюється в ньому. При цьому частина внутрішньої енергії газу перетворюється на його кінетичну енергію. У поперечному магнітному полі (на малюнку 8.9 вектор магнітної індукції поля спрямований за площину креслення) позитивні іони відхиляються під дією сил Лоренца до верхнього електрода А, а вільні електрони – до нижнього електрода До. При замиканні електродів на зовнішнє навантаження в ній йде електричний струм, спрямований від анода А,МГД-генератора, до його катода До.

Властивості плазми випромінювати електромагнітні хвилі ультрафіолетового діапазону використовуються у сучасних телевізорах із плоским плазмовим екраном. Іонізація плазми у плоскому екрані відбувається у газовому розряді. Розряд виникає за бомбардування молекул газу електронами, прискореними електричним полем - самостійний розряд. Розряд підтримується досить високим електричним потенціалом – десятки та сотні вольт. Найбільш поширеним газовим наповненням плазмових дисплеїв є суміш інертних газів на основі гелію або неону з додаванням ксенону.

Екран плоского телевізора або дисплея на газорозрядних елементах складений з великої кількості осередків, кожна з яких є самостійним випромінюючим елементом. На малюнку 8.14 показана конструкція плазмового осередку, що складається з люмінофора 1, електродів 2, що ініціюють плазму 5, шару діелектрика (MgO) 3, скла 4, адресного електрода 6. Адресний електрод разом з основною функцією провідника, виконує функцію зерна випромінюваного люмінофором, у бік глядача.

Термін служби такого плазмового екрану – 30 тис. годин.

У плоских газорозрядних екранах, що відтворюють кольорове зображення, застосовуються три різновиди люмінофорів, що випромінюють червоне (R), зелене (G) та синє (B) світло. плоский телевізор з екраном із газорозрядних елементів містить близько мільйона маленьких плазмових осередків, зібраних у тріади RGB – пікселі ( pixel – picture element).