플라즈마의 정의에 대해서 이야기 하고자 합니다.
플라즈마는 제4의 물질의 상태를 의미한다고 이야기합니다. 얼음을 예로 들어 보겠습니다.
얼음(고체)에 열을 가하면 물(액체)이 되고 더 에너지를 주면 수증기 혹은 H2O 분자가 됩니다.
이는 기체상태에 준하게 되고 여기서 더욱 에너지를 가하게 되면 물분자가 해리되고 이온화
되어 산소 혹은 수소, 혹은 물분자 이온등의 하전 입자가 되어 전기력을 띄게 됩니다.
이러한 상태를 플라즈마상태 즉, 개스가 이온화되어 있는 상태를 의미합니다.
조금 더 구체적으로 나타내면 플라즈마 내에는 양전하를 갖는 이온들 (분자 및 원자 이온)과
음전하를 띠는 전자들로 구성되어 있고 이들의 숫자는 매우 많고 혼재되어 있어서 양전하나
음전하 하나의 전위는 그 주변에 있는 상대 전위를 갖는 입자들로 인해서 그 전기력의 영향이
멀리 미치지 못합니다. 즉, 임의의 양전하가 플라즈마 내에 삽입이 된다면 그 주변에 있는
음전하 전자들로 인해서 양전하의 전위는 쉽게 차폐되어 플라즈마 전체에는 큰 영향을
미치지 않게 됩니다. 이런 조건이 만족되기 위해서는 플라즈마 내에 매우 많은 수의
양이온의 숫자와 음이온이 존재하고 있으며 그들의 숫자는 거의 같아 플라즈마 에서는
이런 조건을 준 중성상태를 만족하고 있다고 하전 입자들이 군집활동을 하고 있다고 합니다.
따라서 이런 특징들을 플라즈마를 정의하는 기본적인 내용으로 전자 빔이나 이온 빔과 플라즈마는
그 성격이 다름을 알 수 있습니다. 또한 일반적으로 핵융합 플라즘마 내에는 거의 대부분의 입자들은
이온과 전자들로 구성되어 있으며, 산업용 플라즈마 내에는 약 1-10%의 이온 및 전자의
하전 입자들과 나머지 중성입자들로 구성되어 있습니다. 일반적으로 플라즈마라 말할 때 중성 개스 입자가
포함된 것 처럼 이야기하기도 하지만 플라즈마 정의에 의해서 본다면 중성개스들은 플라즈마
상태를 구성하는 것이라 할 수 없고 단지 반응기 내에 형성된 플라즈마 상태의 입자들 사이에 중성 개스 입자들이
포함되어 있다고 이해하는 편이 옳을 것 입니다.