Большая часть вещества на Земле пребывает в одном из трех агрегатных состояний: твердом, жидком и газообразном.
Плазму часто называют четвертым состоянием вещества, характеризующимся способностью проводить электрический ток в сотни и тысячи ампер, ускорять или замедлять свое движение, а также изменять свою конфигурацию под воздействием магнитного поля, проводить особым образом электромагнитные и другие волны. Плазму также называют ионизированным газом, т.е. газом, имеющим свободные заряды в виде ионов, электронов или других заряженных частиц, способных перемещаться под воздействием электрического поля.
Ионизация - это превращение нейтральных частиц (молекул, атомов) какой-либо среды в частицы, несущие положительный или отрицательный электрический заряд. В газах ионизация происходит вследствие отрыва от атома или молекулы одного или несколько принадлежащих им внешних электронов. Атом, лишенный одного или несколько электронов, представляет собой однократно или соответственно многократно заряженный положительный ион. Электроны, оторванные при ионизации от атомов или молекул, могут продолжать двигаться в газе в качестве свободных электронов или же при встрече с нейтральными частицами газа присоединяться к ним в качестве добавочных электронов, образуя отрицательные ионы. Ионизированный газ приобретает свойства плазмы, когда концентрация заряженных частиц в нем достигает определенной величины, т.е. начиная с некоторой степени ионизации.
Степень ионизации - это отношение числа образовавшихся заряженных частиц к общему количеству нейтральных частиц в данном объеме газа до ионизации. Газообразная смесь приобретает свойства плазмы, когда количество заряженных частиц электронов и ионов возрастает до уровня не ниже 109 в 1см3. Приближенно плазме соответствует температура порядка 10000К и выше. В технических целях использую дуговой разряд, обогащенный плазмой, т.е. в дуговом разряде наряду с заряженными частицами содержаться и нейтральные частицы. Такое состояние газа называется низкотемпературной плазмой. В сжатых дугах, применяемых для плазменных процессов, преобладает первичная ионизация, при которой происходит отрыв внешних (валентных) электронов, обладающих более низким потенциалом ионизации по сравнению с электронами более глубоких уровней. Для первичной ионизации характерна частичная ионизация газа. Для вторичной ионизации атома требуется затратить энергию, достигающую сотен электрон-вольт. Так азот при Т =12000К почти полностью диссоциирует, при Т =20000К происходит первичная ионизация, а при Т=35000К - вторичная.
