淺談關(guān)于等離子體的不穩(wěn)定性

等離子體不穩(wěn)定性大體上分為宏觀不穩(wěn)定性及微觀不穩(wěn)定性?xún)深?lèi)。凡是發(fā)展的區(qū)域遠(yuǎn)大于粒子的回旋半徑和德拜長(zhǎng)度等微觀尺度的不穩(wěn)定性，統(tǒng)稱(chēng)為宏觀不穩(wěn)定性；而僅在微觀尺度上發(fā)展的不穩(wěn)定性則稱(chēng)為微觀不穩(wěn)定性。【真空等離子清洗機(jī)】 

  宏觀不穩(wěn)定性會(huì)造成等離子體大范圍的擾動(dòng)，對(duì)平衡具有嚴(yán)重破壞作用。它的起因主要是等離子體中儲(chǔ)藏了過(guò)剩的與磁場(chǎng)相結(jié)合的能量，此外，如等離子體的抗磁性等，也會(huì)引起宏觀不穩(wěn)定性。對(duì)于受控?zé)岷司圩冄b置中的約束等離子體來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)十分緊要的問(wèn)題。  宏觀不穩(wěn)定性種類(lèi)很多。除扭曲不穩(wěn)定性外，比較重要的有交換不穩(wěn)定性，即等離子體與約束磁揚(yáng)的位置發(fā)生交換；撕裂模，即等離子體被磁場(chǎng)撕裂成細(xì)束，等等。

  宏觀不穩(wěn)定性通常都采用磁流體力學(xué)來(lái)研究。其中能量原理是一種很有效的方法，也就是根據(jù)偏離平衡的小位移引起系統(tǒng)的勢(shì)能變化，來(lái)確定平衡是否穩(wěn)定。這種方法特別適用于幾何形狀復(fù)雜的磁場(chǎng)。【真空等離子表面處理機(jī)】除能量原理外，簡(jiǎn)正模法也是常用的一種分析方法。它假設(shè)擾動(dòng)量的形式為 dq(r,t)=dq(r)e-iwt 。解出的 w 一般是復(fù)數(shù): w = wr + iwi 。如果 wi > 0 ,則擾動(dòng)量的振幅會(huì)隨t增長(zhǎng)，也就是不穩(wěn)定，反之如 wi < 0 ，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。

  微觀不穩(wěn)定性的起因有多種。一種來(lái)自空間的非均勻性，例如密度、溫度、磁場(chǎng)的梯度等，這會(huì)引起漂移，有可能激發(fā)起不穩(wěn)定性。另一種來(lái)自速度空間的不均勻性，如速度、溫度、壓力的各向異性。另外，如波和波相互作用等，也可能引起微觀不穩(wěn)定性?？傊?，偏離熱平衡態(tài)的等離子體具有多余的自由能，必然要把它釋放出來(lái)以趨向平衡態(tài)。自由能的釋放就有可能驅(qū)動(dòng)微觀不穩(wěn)定性。

  有微觀不穩(wěn)定性的等離子體的特征是出現(xiàn)不斷增長(zhǎng)的漲落現(xiàn)象。這往往導(dǎo)致湍流的產(chǎn)生和形成反常輸運(yùn)現(xiàn)象。微觀不穩(wěn)定性的種類(lèi)極多。重要的有：二流不穩(wěn)定性，這是由兩束相對(duì)流動(dòng)的粒子所引起；【低溫等離子設(shè)備】漂移不穩(wěn)定性，由各種梯度造成的漂移運(yùn)動(dòng)所引起;損失錐不穩(wěn)定性,由速度分布的各向異性所引起；以及由波和波相互作用引起的參量不穩(wěn)定性等。微觀不穩(wěn)定性的理論建立在動(dòng)力論上，也就是從符拉索夫方程出發(fā)來(lái)研究的。

通常在研究不穩(wěn)定性時(shí)用的是線性理論，它只能判斷系統(tǒng)穩(wěn)定與否，有些情況下它能給出初始時(shí)刻的不穩(wěn)定性增長(zhǎng)率。當(dāng)擾動(dòng)振幅增大后以及在適當(dāng)情況下趨向飽和的演化問(wèn)題，需要用非線性理論來(lái)研究。

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