複合

　　氣體中正離子同自由電子或負離子碰撞時俘獲電子形成中性原子或分子的過程。前者稱為電子－離子複合，簡稱電子複合；後者稱為離子-離子複合，簡稱離子複合。

　　複合是電離的反過程，是氣體中使帶電粒子數減少的重要過程。氣體中電離停止後，單位時間、單位體積內由於複合而消失的帶電粒子數與正、負離子或電子的密度n⁺、n^{-成正比，即}

，

通常n⁺＝n^-＝n，故

，

比例系數α 稱為復合系數，量綱為L³T^-1，它是表征復合過程的宏觀參量。通常用α_e、α_i分別表示電子復合系數、離子復合系數。復合幾率密切依賴於正、負帶電粒子的相對速度。正、負離子的相對速度小，它們有足夠時間接近，發生復合的機會通常比電子與離子的要大得多，因而α_i比α_e要大得多，數量級分別為10^-6、10_-8～10^-10。

　　電子-離子復合　復合能的釋放，如果以光子形式發射出來，這種復合過程稱為輻射復合；如果轉移給第三者（別的原子、分子或電子），則稱為三體復合。當存在第三者時，三體復合比輻射復合更為可能。因此，在低氣壓放電管中，復合通常更多地發生在管壁上，而在高氣壓情況下，則更多地發生在氣體體積內部。此外，當分子、離子同電子復合時，復合能還可能使分子離解，稱為離解復合。

　　離子－離子復合　正、負離子間的相對速度與氣壓密切相關。在低氣壓下，離子平均自由程很長，相對速度高，即使相遇也不一定能發生復合。然而，英國物理學傢J.J.湯姆孫提出，這時如果同附近一個中性分子碰撞，則它們的相對速度將變慢而接近於熱速度，離子電場將使它們有足夠時間接近，復合便能發生。由此導出，α_i與離子的平均自由程成反比，因而隨氣壓增加而增大。在高氣壓下，正、負離子要經過多次碰撞才能相遇，相對速度低於熱速度，其值由它們相互的電場作用下的遷移率決定，所以α_i與遷移率成正比，因而隨氣壓增加而減小，這是法國物理學傢P.朗之萬得到的結果。這兩種理論都被實驗所證實，α_i的最大值出現在大約 1個大氣壓處。兩個慢離子復合時釋放的能量幾乎等於形成正、負離子時吸收的總能量，即等於正離子的電離能減去負離子的電子親合勢，它可能轉移為光子（輻射復合），或轉移給第三者（三體復合），也可能在電荷交換復合中成為中性原子的激發能或動能，不過成為動能的可能性很小。

　　研究復合過程，對於瞭解電離層的形成和性質，瞭解太陽日冕、太陽外層大氣以及高溫等離子體等的行為有重要意義。