随物质内能的增加，物态逐渐经历了固态、液态、气态到等离子体态。古希腊人将物质本原分解为土、水、气和火四要素，分别对应四种物态。但在这四种物态中人类对等离子体认识得最晚。1879年，英国科学家W.克鲁克斯将放电管中的电离气体称为物质的第四态。1922年，等离子体（plasma）一词才由美国物理学家I.朗缪尔引入。它的原义是血浆，所以中文也可译为电浆。

等离子体中包含大量自由电荷，所以它的性质和气体有很大不同，有良好的导电性。虽然等离子体中包含了大量自由电荷，但总体上趋于中性，即正负电荷数接近相等，称准中性。因此，如果其中的离子仅为带一价电的正离子，离子数密度非常接近电子数密度，一般统称为等离子体密度。

除去等离子体密度，还有等离子体温度也为重要参数。如果等离子体处在磁场内，称磁化等离子体，磁感应强度也是主要参数。等离子体的其他重要参数可从这几个参数推出。

等离子体广泛存在于自然界，占据可观察空间的绝大部分，而且不同类型等离子体之间在参数上相差极大。图1在数密度-温度二维平面上表示了一些典型自然等离子体（椭圆形框）和人工等离子体（矩形框）的分布。一些分界线将这个图划分为不同区域。首先，随温度升高，部分电离等离子体转化为完全电离等离子体。常见气体的电离能在几万摄氏度到十几万摄氏度之间，所以把10万℃作为它们的大致分界线。等离子体的温度继续升高，电子速度可以与光速相比时，相对论效应显现。这一界限以电子热运动能量达到电子静止能量即为标志，其中为电子质量。图1其余两界线与温度密度都有关系。其中一条界线为：

式中为德拜长度；为德拜球中粒子数目。这个无量纲量也是等离子体中粒子的势能与动能之比。常见等离子体这个数目小于1，称为弱关联等离子体，大于这个数目称强关联等离子体。另一界线是等离子体能量等于费米能。一般等离子体的能量小于费米能，呈经典性质。而当能量大于费米能时，呈量子性质，称简并等离子体。

图1 自然等离子体（椭圆框）和人造等离子体（矩形框）在温度-密度参数平面上的分布

图1中左侧的自然等离子体主要是比较稀薄的星际、星系际等离子体，以及行星、恒星表面的等离子体。从太阳表面的日冕、日珥（图2）到从太阳表面流出的太阳风到地球及其他一些行星的磁层、电离层实际上是连续的，称为空间等离子体，图1中只表现了几个典型区域。位于图1上方的黑洞吸积等离子体是相对论等离子体，位于黑洞附近，是强的辐射源。位于图1右侧的几种自然等离子体是几类星体内部区域的稠密等离子体。此外，类星体、脉冲星、超新星、星系核周围的等离子体也处于较为特殊的状态。

图2 2017年5月31日，美国宇航局拍摄一张太阳表面相距数万公里的等离子体流相互连接的画面

在地球表面环境中只能看到闪电、极光等少数自然等离子体。但鉴于等离子体有很重要研究价值和应用价值，用人工方法产生了不同种类的等离子体。这些人工等离子体主要分为两类。一类是温度较低的低温等离子体，常用于技术领域。另一类是以受控聚变为目的的聚变等离子体，又分为磁约束聚变和惯性约束聚变两类。在惯性约束聚变中，激光产生的等离子体可接近固体密度。核爆炸产生的等离子体也属于这一参数范围，称为热密等离子体。而用超短波激光可产生温度较低的温密等离子体。

固态的金属和半导体内含有自由电荷电子和空穴，也具有某些等离子体的性质，称为固态等离子体。

在等离子体中，承载负电荷的粒子也可能是带负电的负离子。其他一些粒子也可组成等离子体。如宇宙大爆炸初期曾存在过夸克-胶子等离子体。正电子和电子也可组成等离子体。这种质量相同的正负粒子组成的等离子体称为对等离子体。

在通常的等离子体中掺杂了微小固体颗粒，带电成为新的组成部分，称为尘埃等离子体，见于空间和宇宙等离子体，也可在实验室中产生。

尽管一般的等离子体是准电中性的，也有一类非中性等离子体，如联合静电约束和磁约束产生的纯电子等离子体，也具有很多等离子体的普遍性质。这种单成分等离子体还有离子、正电子、反质子等粒子组成的等离子体。离子阱中的等离子体就是纯离子型的。

从产生过程而言，稀薄的空间等离子体和宇宙等离子体多由光电离和宇宙射线作用产生，在实验室中，多由粒子碰撞，特别是高速电子碰撞电离产生。具体方法是注入各种频率的电磁波，从直流到交流、高频、射频、微波到激光，驱动原来就存在的少数电子加速碰撞中性粒子产生大体积的电离。对于电离势很低的碱金属如铯，可以用热电离的方法。也可用铯原子束打在热钨板上，由于电子脱出功高于电离势，可在空间产生铯等离子体，称为接触电离。

实际电离过程非常复杂，对于双原子分子和多原子分子气体，可能先分解为原子，再进一步电离为离子。也可能先电离为分子离子，再进一步分解。除去氢原子以外，当温度进一步升高时，结构复杂的原子会多次电离，直到电子完全剥离，成为裸原子核。

由于等离子体的普遍存在和特殊性质，越来越多地用于基础研究和技术领域，在日常生活、国民经济和国防领域起着重要作用。

在聚变研究中，由于聚变燃料氘和氚核只有在高温下才有可观的反应截面，而在这样的温度下，物质必然呈等离子体态，因而受控聚变的研究首先是等离子体物理，包括等离子体的输运、约束、加热、稳定性及有关诊断、数值模拟和工程技术的研究。这种高温等离子体的研究成为等离子体物理研究的主流之一。聚变装置还可以用于放射性材料的嬗变、核废料处理、体中子源、高能γ射线源、氚的生产等领域。

等离子体另一重要应用方面是工程技术领域，特别是IT业、等离子体显示和材料领域。作为国民经济支柱产业的IT业中，等离子体刻蚀是芯片制造的关键技术，等离子体源的研制和等离子体过程的数值模拟对该行业的发展起了至关重要的作用。刻蚀技术还用于光栅制造、微型机械等行业。另一有重大影响力的等离子体技术是等离子体显示。

在材料领域，等离子体技术主要用于材料表面改性和薄膜沉积。一些成熟技术如表面硬质涂层和渗氮、功能材料制备，已广泛用于工业生产。等离子体技术在环境保护方面的应用也日益增多。气体放电产生臭氧用于水的净化。微等离子体用于消毒和医疗。此外，等离子体技术在冶金、焊接、废物处理、煤的气化、纳米材料的制备等研究和应用方面也有突飞猛进的进展，等离子体技术日益走进日常生活。

激光等离子体可用于核爆炸效应的模拟，聚变研究用于中子弹。飞行器通过大气层时通信遇到的黑障问题需要等离子体物理研究来解决。等离子体还可用于飞行器隐身、减阻。一些磁约束等离子体装置可推广到等离子体推进技术。还有人设计了等离子体帆，利用太阳风推动飞行器在地外空间漂移。在通信方面，可用等离子体制成快速响应的捷变天线，高频电磁波引起的电离层变态可用于散射通信和潜艇的远程通信。等离子体技术也可用于微波武器和动能武器（电磁炮和电磁发射）。