Introduction to Plasma Physics

Beginn der Veranstaltung 24.4.2017

Scheinvoraussetzungen

Es wird eine Klausur geschrieben. Die erzielten Punkte aus den Übungen werden auf die Klausuren angerechnet. 100% der Punkte aus den Übungen entsprechen 10% der Punkte in der Klausur.

Zur Klausur erlaubt ist eine handgeschriebene Formelsammlung auf einem A4-Zettel und das NRL Plasma Formulary. Weiters ist ein Taschenrechner mitzubringen.
 

Skript

Das vollständige Skript sollte mit ihrer Mitschrift übereinstimmen. Im Anhang zu diesem Skript ist eine Formelsammlung und ein Fragenkatalog zum Überprüfen des eigenen Wissenstandes.

Excursion

Im herbst ist eine Exkursion zu dem Max-Planck-Institut für Plasmaphysik IPP sowie dem Institut für Niedertemperaturplasmen INP in Greifswald geplant.

Übungen

Der Übungsbetrieb startet am 4.5.2017.
Am XX.XX.XXX findet eine Laborführung statt. Treffpunkt ist in den jeweiligen Übungsgruppen.

Gruppeneinteilung

  • Übungsgruppe A: NB 5/158, Do 10:00-12:00 
  • Übungsgruppe B: NB 2/158, Do 12:00-14:00 
  • Übungsgruppe C: NB 5/99,  Do 12:00-14:00 

Übungsblätter

 
 

Präsenzaufgaben

(folgen)
 

Inhalt

  1. Einführung
    Bedeutung von Plasmen
    Plasmen in der Astrophysik
    Technische Plasmen
    Lichtquellen
    Fusionsplasmen
    teilionisierte / vollionisierte Plasmen:
    Debyelänge, Quasineutralität, Plasmaparameter
    Verteilungs-Funktionen
  2. Beschreibung von Plasmen
    Einzelteilchenbild
    Konstante elektrische und magnetische homogene Felder
    Inhomogene Felder
    Zeitlich variierende Felder
    Adiabatische Invarianten
    Magnetischer Einschluss
    Tokamakprinzip, Stelleratorprinzip
    Simulationen Single Particle Motion
    Fluid-Bild
    Momente der Boltzmanngleichung
    Magnetohydrostatik
    Gleichgewichte
    Magnetohydrodynamik
  3. Stöße
    Grundbegriffe
    Geladene Teilchen: Rutherford, Coulomb-Logarithmus
    Geladen ungeladen: Langevin
  4. Einschluss und Transport
    Diffusion
    Leitfähigkeit
    ambipolare Diffusion
    Diffusion im Magnetfeld
    Stoßterm der Boltzmanngleichung
    Turbulenz
    Plasma-Einschluss,
    Stabilität Gleichgewichte
    Pinch, Instabilitäten
  5. Wellen in Plasmen
    Elektronenwellen
    Ionenakustische Wellen
    Dispersion
    Resonanzen in magnetisierten Plasmen
  6. Kinetik
    2-Term Näherung
    Boltzmann-Gleichung
    Maxwell- Druvesteyn-Verteilung
    Landau-Dämpfung
  7. Plasmarand
    Bohm-Kriterium
    Matrix-Schicht, Child-Langmuir
    Sondenmessung
  8. Anwendung Niedertemperaturplasmen
    Klassifizierung Paschen-Kurve
    IU-Kennlinie
    Laborplasmen DC/RF Entladung, Induktiv / kapaztiv
    Bereiche einer DC Glimmentladung
    MW, ECR Barrierenentadungen
    Bögen
    Globale Plasmamodelle
  9. Anwendung Kernfusion Fusionsplasmen
    Lawson-Kriterium
    Fusionsexperimente
    Heizmethoden: Wellenheizung, Neutralteilchenheizung

 

Literatur

  • Introduction to Plasma physics and controlled fusion. F. Chen
  • Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, M. Lieberman, A. Lichtenberg
  • Industrial Plasma Engineering, Reece Roth

 

Skripte im Netz

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