العمليات العنصرية

ان تحول غاز الى البلازما مرتبط بمجموعة من عمليات التاثير المتبادل فيما بين الجسيمات هذه العمليات تحصل جراء التصادمات بين الجسيمات بعضها مع بعض او عند تفاعل الجسيمات والاشعاع وياتي التأين بينها في المقام الاول وهو انتزاع الكترون من ذرة او جزيئة وبدون تأين لا يمكن الحصول على البلازما. ويحدث التأين بطريقين اساسيين هما: الصدم الالكتروني في البلازما الكثيفة – او بتأثير الاشعاع (الضوئي المرئي، فوق البنفسجي، والاشعاع السيني) في البلازما المتخلخلة جدا ومن الممكن مبدئيا ان نحصل على تأين من تصادم الذرات فيما بينها او مع الايونات ولكن هذا يتطلب طاقة كبيرة.

ان العملية المتعاكسة للتأين هي اعادة الاتحاد (recombination ) (اي اتحاد ايون مع الكترون وتشكيل ذرة معتدلة او جزيئية) والتأين عملية ذات عتبة بمعنى انه يجب ان تكون طاقة الجسيمات المتصادمة او الكوانت الضوئي اكبر من طاقة العتبة التي تتعلق بدورها بمتانة الذرة . طاقة العتبة هذه تأخذ اسم طاقة التأين اما من اجل اعادة الاتحاد فانه لابد من تحقق شرط عكسي الا وهو ان الذرة المتشكلة يجب ان تتخلص من طاقتها الزائدة والا فسوف تتحلل بسرعة وتبعا للطريقة التي تطلق بها هذه الطاقة الزائدة يمكن التمييز بين نوعيين من عمليات اعادة الاتحاد : الاولى

اعادة الاتحاد المصحوبة باشعاع صادر والاخرى ناتجة عن تصادم ثلاث جسيمات وفي هذه الحالة الاخيرة يصطدم الكترونان مع ايون واحد الكترون يتحد مع ايون والالكترون الاخر يحمل الطاقة الزائدة عن اتحادهما واعادة الاتحاد المرفقة باشعاع هي السائدة في البلازما المتخلخلة وان كان احتمال اصدار كوانت ضوئي جراء التصادم غير الكبير حيث انه في اغلب الحالات تتطاير الجسيمات المتصادمة متبادلة الطاقة فيما بينها فقط معانية ما يسمى التصادم المرن ((elastic . في حين ان اعادة الاتحاد في البلازما الكثيفة تحدث بشكل اساسي من جراء التصادمات الثلاثية.

يمكن ان تخضع الذرات للتأين وكذلك الجزئيات ومن تأين الجزئيات تنتج ايونات جزئية قد تتفكك فيما بعد الى ايونات ذرية وجسيمات معتدلة.

تحتل عملية تبادل الشحنة (Charge wxchange) مكانا ذي اهمية خاصة من بين العمليات الاولية في فيزياء البلازما وفيها يصطدم ايون مع ذرة ويأخذ منها الكترونا . عندئذ يتحول الايون الى ذرة والذرة الى ايون (انظر الشكل 40) تعتبر عملية تبادل الشحنة القناة الاساس التي تضيع فيها طاقة الجسيمات المشحونة وذلك بتحول الايونات الغنية بالطاقة الى ذرات معتدلة كما توجد عمليات اخرى ممكنة الحدوث في البلازما الكثيفة غير كاملة التأين ولكنها تعتبر اقل اهمية. فمثلا يمكن لبعض الذرات التقاط الكترون اضافي والتحول الى ايونات سالبة. وهذه هي خاصة ذرة الاوكسجين التي تتمتع بألفة الكترونية كبيرة اذ تتشكل ايونات اكسجين سالبة لها قيمتها في الغلاف الجوي العلوي حيث ان التقاط الكترونات من قبل الذرات يؤدي الى انقاص في قيمة الناقلية الكهربائية للبلازما التي تتكون منها طبقة الايونسفير .

لن نتوقف هنا عند التفاعلات الكيميائية الخاصة بتفكيك الجزيئات الى ذرات ولكن نشير فقط الى وجود مثل هذه التفاعلات الكيميائية المميزة للبلازما وعلى وجه التحديد مثلا هنالك الكثير من الجزيئات الحاوية على الهيدروجين التي لديها القدرة على ضم ايون هدروجين (بروتون) اليها. فينتج على ذلك ايونات جزيئية لا يمكن ان توجد الا في الحالة المشحونة (الايونية) وعند نزع شحنتها تتفكك بسرعة الى ذرة وجزيء فمثلا يمكن ان تشكل جزئية الهدروجين H₂ ايونا H⁺₃  وتشكل جزيئة الميتان CH₄ ايونا CH⁺₅ وهكذا.... لكن مثل هذا الامر يتطلب تركيزا كبيرا للجسيمات المعتدلة CH₄,H₂ ويتعذر غالبا نسب هذا الى فيزياء البلازما.