C.5.4 Plasma magnétisé, plasma collisionnel

Lorsque la trajectoire d'une particule `` s'enroule '' autour des lignes de champ magnétique(voir section C.4.4), la particule peut subir une modification de trajectoire du fait d'une collision avec une autre particule (électron, ion ou bien neutre). Selon que la particule effectue au moins un tour complet sur elle-même sous l'influence du champ magnétique entre deux collisions, on parlera de plasma magnétisé, ou bien de plasma collisionnel dans le cas contraire (en effet, si la particule ne parvient pas à effectuer un tour complet, alors on considère que sa dynamique est dominée par les collisions). Si $\tau$ représente un temps caractéristique entre deux collisions (inverse de la fréquence de collisions), alors ceci s'écrit :

$$\begin{eqnarray*} \Omega_q \tau & > & 1 \qquad \mbox{plasma magnétisé} \\ \Omega_q \tau & < & 1 \qquad \mbox{plasma collisionnel} \end{eqnarray*}$$

Il faut remarquer qu'un plasma peut tout à fait être magnétisé pour les électrons et collisionel pour les ions. Le temps caractéristique entre deux collisions $\tau$ peut être exprimé pour un plasma par :

$$\tau = {< \! w \! >}^{-1} { \Biggl( \sqrt{2} \bar{n}_K \si... ...}_J \sqrt{1+\frac{m_K}{m_J}} \sigma_K^{(J)} \Biggr) }^{-1}$$

où $\sigma_K^{(K)}$ désigne la section efficace totale de collision entre particules de même nature, $\sigma_K^{(J)}$ celle pour des particules différentes, et $\bar{n}_K$ ($\bar{n}_J$) et $m_K$ ($m_J$) la densité et la masse des particules de chaque espèce ; $< \! w \! >$ étant la vitesse moyenne de l'espèce en mouvement^C.38. On peut alors calculer les temps caractéristiques $\tau$ pour les collisions électrons-ions et ions-ions :

$$\tau_{ei} = \frac{4 \pi {\varepsilon_0}^2 \sqrt{m_e} {(k T_e)}^{3/2}}{n_i Z^2 e^4 \mathop{Log(\Lambda_{ei})}}$$ (C.37)

$$\tau_{ii} = \frac{ \pi {\varepsilon_0}^2 \sqrt{m_i} {(k T_i)}^{3/2}}{n_i Z^4 e^4 \mathop{Log(\Lambda_{ii})}}$$ (C.38)

Notes

... mouvement^C.38

Pour plus de précisions, se reporter à [52]