Debye Sheath(디바이 차폐)

1. Debye Sheath(디바이 차폐)

  학술적 정의 : 디바이 차폐(Deype Shielding)를 만족하는 이온화된 기체

 

  Plasma 내부에 전기장이 인가될 때 플라스마는 이것을 차폐시켜 없애려는 성질을 가지고 있습니다.  이는 Plasma 내의 양전하와 음전하들이 전기장에 반응하여 재배치되기 때문입니다. 국부적인 전기장을 차폐하기 위한 하전 입자들의 움직임을 디바이 차폐라고 합니다.  이것을 통해 플라스마가 전기적으로 준중성 상태를 유지할 수 있습니다. 

 

   전자가 하전입자의 전기장을 차단하여 중성이 되는 곳까지 거리를 Debye Length라고 합니다. 전자의 밀도가 높아지면 짧아지고, 밀도가 낮아지면 Debye Length가 길어집니다.

 

uTube에서 가져온 그림

 

  Plasma 내에서는 일어나는 반응은 아래와 같이 이온화, 여기, 이완, 분리, 전자흡착, 분리흡착, 이온 재결합, 전하 이동 등의 반응들이 일어납니다.

 

 

uTube에서 가져온 그림

 

   정전 차폐라고 불리는 디바이 차폐는 고밀도의 양이온으로 응축된 Plasma층으로, 전반적으로 높은 양전하를 지니며 접촉하고 있는 물체 표면에서 반대 극성을 띄는 음전하로 균형을 이루고 있습니다. 이 층의 두게를 디바이 길이(Debye length)라고 하고, 플라스마의 다양한 특성(온도, 밀도 등)에 따라 값이 변합니다. 

 

  1923년 미국인 물리학자 어빙 랭뮤어의 논문을 보면,

  "양이온은 음극(Negative electrode) 주변으로 끌려가는 반면, 전자는 음극으로부터 방출됩니다.

따라서 음극 주위에 양이온과 중성원자들로 이루어진 층으로 차폐되며, 이는 특정한 두께를 지닙니다. 전자는 양이온 입자들이 전극에 이끌려 차폐공간에 도달할 동안 차폐공간의 외부로 밀려납니다. 전극에 도달한 양이온 전류에는 변화가 없습니다. 전극은 양이온 차폐에 의한 방전으로 인해 완전히 차단되며, potentail은 아크 속에서 발생하는 현상이나 흐르는 전류에 영향을 주지 않게 됩니다."

 

출처 :

1) 위키 피디아 

2) 유튜브 내용