1.1　等离子体的定义

在19世纪初，物理学家就已经开始探索和研究是否存在物质的第四态。1835年，法拉第（Faraday）利用低压放电管观察到低压气体的辉光放电现象；1879年，克鲁克斯（Crookes）研究了真空放电管中电离气体的性质，首次提出了物质第四态的存在；1927年，朗缪尔（Langmuir）在研究水银蒸气的离子化状态时第一次引入“Plasma”这个术语，并首次把电离气体称作“等离子体”。

等离子体是由带电的正粒子、负粒子（其中包括正离子、负离子、电子、自由基和各种活性基团等）组成的集合体，其中正电荷和负电荷电量相等故称等离子体。它们在宏观上是呈电中性的电离态气体（也有液态、固态）。一般来说，等离子体（Plasma）是气体电离产生大量带电粒子（电子、离子）、中性粒子（原子、分子）所组成的体系，又被称为气、液、固三态之外的第四态物质，如图1-1所示。等离子体具有以下基本特点。

图1-1　等离子体——物质的第四态

①导电性　由于自由电子和带正、负电荷的离子的存在，因此等离子体具有很强的导电性。

②电准中性　虽然等离子体内部具有很多带电粒子，但是在足够小的空间和时间尺度上，粒子所带的正电荷数总是等于负电荷数，所以称为电准中性。

③与磁场的可作用性　由于等离子体是由带电粒子组成的电导体，因此可以用磁场来控制它的位置、形状和运动轨迹，例如电弧的旋转、电弧的稳定以及电弧熄灭等现象，与此同时带电粒子的集体运动又可以产生电磁场。

④气氛可控　改变等离子体的工作气体可以形成氧化性、中性或还原性气氛以满足工业和技术上的不同需要。