Plasma (Physik)

Ein Plasma in der Physik ist ein ionisiertes Gas, in dem sich positiv geladene Ionen oder Atomrümpfe und freie Elektronen frei bewegen. Befindet sich ein Plasma im Gleichgewicht, herrscht in ihm meist sehr hohe Temperatur.

Natürliches Vorkommen von Plasma:

• kurzzeitig im Blitz
• in der Sonne oder anderen Sternen, der Sonnenkorona und dem Sonnenwind
• Polarlicht
• Gasnebel innerhalb der Galaxis
• Flammen

Künstlich erzeugte Plasmen:

• Leuchtmittel für verschiedene Lampen: z.B. Quecksilberdampflampe oder Neonröhren
• das Plasma im Fusionsreaktor
• Technische Plasmen zur Oberflächenmodifizierung, wie z.B. Plasmapolymerisation oder auch Plasmaätzen.

Ein wichtiges Merkmal eines Plasma ist, inwieweit es sich im thermischen Gleichgewicht vorliegt:

• im thermischen Gleichgewicht haben die (schweren, positiv geladenen) Atomkerne die gleiche Temperatur wie die davon abgelösten Elektronen
• bei nicht-thermischen Plasmen dagegen haben die Elektronen eine viel größere Temperatur als die Atome, was sie für die Bearbeitung von Werkstücken sehr interessant macht. Die Temperatur des Gases an sich liegt dann z.B. bei etwa 100 °C während die „Temperatur“ der Elektronen mehr als 3000° C betragen kann.

Der Grad der Ionisierung des Plasmas ist eine weitere Eigenschaft.

• Der Ionisierungsgrad gibt den Anteil der Gasatome an, die durch Ionisation Elektronen abgegeben haben.
• Thermische Plasmen mit hoher Temperatur (z.B. Sonnenkorona) sind vollständig ionisiert.
• Bei technisch hergestellten Niederdruckplasmen dagegen liegt der Grad der Ionisierung bei wenigen Prozent.

Es gibt noch weitere Anwendungen des Begriffs Plasma außerhalb der Physik.