等離子體表面處理德拜屏蔽與德拜長(zhǎng)度介紹：
如果受等離子體內(nèi)部粒子熱運(yùn)動(dòng)的擾動(dòng)使等離子體表面處理等離子體內(nèi)某處出現(xiàn)電量為q的負(fù)電荷積累，由于該團(tuán)電荷的靜電場(chǎng)效應(yīng)，其周圍將吸引正離子而排除電子，結(jié)果出現(xiàn)帶正電的“正電荷”的云層包圍“負(fù)電荷”，如圖1-1所示。從遠(yuǎn)處 看，“正電荷”形成的云層削弱了“負(fù)電荷”的作用，即削弱了“負(fù)電荷”對(duì) 遠(yuǎn)處帶電粒子的庫(kù)侖力，這種現(xiàn)象在等離子體表面處理等離子體物理中稱為“德拜屏蔽”。“負(fù)電荷”中心到“正電荷”云層邊際的長(zhǎng)度稱為德拜長(zhǎng)度λd，可通過(guò)求解屏蔽庫(kù)侖勢(shì)引出。
假定負(fù)電荷中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，對(duì)于空間電荷分布為p(r)的平衡態(tài)帶電粒子系， 距中心r處空間的電勢(shì)分布φ(r)滿足泊松（poisson）方程：
（1-4）
然而，由于電荷屏蔽作用，p(r)取決于r處的正、負(fù)電荷密度差：
p(r)=e[ni(r)-ne(r)] （1-5）
式中，ni(r)和 ne(r)代表距離負(fù)電荷中心r處正負(fù)帶電粒子的數(shù)密度。在沒(méi)有空間電荷積累時(shí)，電子和正離子呈均勻分布，且nio=neo=n。出現(xiàn)電荷積累后，ni(r) 和ne(r)則不再均勻分布。一般情況下，質(zhì)量小的電子先達(dá)到熱平衡，而質(zhì)量大的離子仍停留在原來(lái)位置，此時(shí)ne(r)服從麥克斯韋分布：
(1-6)
式中，ve(r)=-eφ(r)是電子的電勢(shì)能。對(duì)于等離子體表面處理等離子體，平均熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能遠(yuǎn)大于平均電勢(shì)能，即kte》eφ。將式(1-6)做泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，并取二級(jí)近似，得到：
ne(r)=neo[1+eφ(r)/kte] (1-7)
將式(1-7)代入式(1-5)得到：
代入泊松方程，得：
(1-9)
一般地，屏蔽庫(kù)侖勢(shì)的有效作用力程大致為德拜長(zhǎng)度λd，即以λd為半徑的球，稱為“德拜球”，如圖1-1所示。德拜球外的庫(kù)侖勢(shì)則可以忽略。德拜長(zhǎng)度的物理意義引如下：
(1)等離子體對(duì)作用于它的電勢(shì)具有屏蔽作用，屏蔽半徑即為德拜長(zhǎng)度；
(2)德拜長(zhǎng)度是等離子體電中性成立的小空間尺度，當(dāng)r>λd時(shí)，等離子體呈現(xiàn)電中性；
(3)德拜長(zhǎng)度是等離子體宏觀空間尺度的下限，即等離子體存在的空間尺度l>>λd。