淺談關于等離子體的不穩定性

等離子體不穩定性大體上分為宏觀不穩定性及微觀不穩定性兩類。凡是發展的區域遠大于粒子的回旋半徑和德拜長度等微觀尺度的不穩定性，統稱為宏觀不穩定性；而僅在微觀尺度上發展的不穩定性則稱為微觀不穩定性。【真空等離子清洗機】 

  宏觀不穩定性會造成等離子體大范圍的擾動，對平衡具有嚴重破壞作用。它的起因主要是等離子體中儲藏了過剩的與磁場相結合的能量，此外，如等離子體的抗磁性等，也會引起宏觀不穩定性。對于受控熱核聚變裝置中的約束等離子體來說，這是一個十分緊要的問題。  宏觀不穩定性種類很多。除扭曲不穩定性外，比較重要的有交換不穩定性，即等離子體與約束磁揚的位置發生交換；撕裂模，即等離子體被磁場撕裂成細束，等等。

  宏觀不穩定性通常都采用磁流體力學來研究。其中能量原理是一種很有效的方法，也就是根據偏離平衡的小位移引起系統的勢能變化，來確定平衡是否穩定。這種方法特別適用于幾何形狀復雜的磁場。【真空等離子表面處理機】除能量原理外，簡正模法也是常用的一種分析方法。它假設擾動量的形式為 dq(r,t)=dq(r)e-iwt 。解出的 w 一般是復數: w = wr + iwi 。如果 wi > 0 ,則擾動量的振幅會隨t增長，也就是不穩定，反之如 wi < 0 ，系統是穩定的。

  微觀不穩定性的起因有多種。一種來自空間的非均勻性，例如密度、溫度、磁場的梯度等，這會引起漂移，有可能激發起不穩定性。另一種來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定性。總之，偏離熱平衡態的等離子體具有多余的自由能，必然要把它釋放出來以趨向平衡態。自由能的釋放就有可能驅動微觀不穩定性。

  有微觀不穩定性的等離子體的特征是出現不斷增長的漲落現象。這往往導致湍流的產生和形成反常輸運現象。微觀不穩定性的種類極多。重要的有：二流不穩定性，這是由兩束相對流動的粒子所引起；【低溫等離子設備】漂移不穩定性，由各種梯度造成的漂移運動所引起;損失錐不穩定性,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定性等。微觀不穩定性的理論建立在動力論上，也就是從符拉索夫方程出發來研究的。

通常在研究不穩定性時用的是線性理論，它只能判斷系統穩定與否，有些情況下它能給出初始時刻的不穩定性增長率。當擾動振幅增大后以及在適當情況下趨向飽和的演化問題，需要用非線性理論來研究。

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