电离波的概念来源于低气压放电中的辉光条纹放电现象,具有稳态和动态两类。辉光条纹放电过程中,空间中会出现电离速率,电子、离子和电子能量密度等参数的扰动,该扰动由气体电离引起,具有空间传播的特点。
20世纪,科学家对低气压(0.1帕~20千帕)气体放电进行了系统研究,发现当放电管工作于不稳定辉光放电状态时,放电正柱区可能会出现明暗相间的辉光条纹。辉光条纹在阳极与阴极之间移动和位置不变,分别对应行波和驻波两类电离波类型。其中,行波又可分为前行波(v/u>0,v为相速度,u为群速度)和后行波(v/u<0)两种,与具有正弦型变化规律的电磁波和声波不同,电离波因其来源于气体电离而具有指数波的特点。几类典型的电离波一维空间+时间演化规律见图。其中,“+”表示群速度方向为从阳极指向阴极,“-”方向相反,下标A和D分别表示电离波相速度在群速度方向上随着时间增加和减小。
1990年以来,科学家在大气压气体放电的研究过程中也发现了类似于低气压放电中的电离波现象。例如,大气压氦气平行平板介质阻挡放电从汤生放电向辉光放电的演化过程和等离子体射流中的等离子体“子弹”等,这些现象均表现出了电离波的空间传播特性,本质上属于电离波的范畴。同时,部分学者将液体和高气压气体中流注放电的空间发展过程也视为电离波的传播过程。科学家在电离波产生机制、传播特性等方面的深入研究仍在进行中。