Пылевая плазма в стратах тлеющего разряда постоянного тока

• Автор: Пустыльник, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с. : ил

Содержание
Введение
1. Обзор литературы
2. Особенности плазменно-пылевых структур в тлеющем разряде постоянного тока
2.1. Экспериментальная установка
2.2. Страты
2.3. Плазменно-пылевые структуры в тлеющем разряде постоянного тока
2.3.1. Структуры из частиц сферической формы
2.3.2. Пылеакустическая неустойчивость
2.3.3. Плазменный жидкий кристалл
2.3.4. Характерные особенности плазменно-пылевых структур в тлеющем разряде постоянного тока
3. Измерение заряда пылевых частиц
3.1. Проблема измерения заряда пылевых частиц, левитирующих в стратах тлеющего разряда постоянного тока
3.2. Методика измерений
3.3. Результаты измерений
3.4. Измерения заряда пылевых частиц в плазме в условиях микрогравитации
3.5. Обсуждение
3.6. Преимущества и недостатки метода
4. Диагностика ловушки для пылевых частиц с применением термофоретических сил
4.1. Предпосылки к экспериментам по термофоретическому воздействию на плазменно-пылевые структуры
4.2. Схема эксперимента
4.3. Восстановление профиля температуры в сечении трубки
4.4. Проведение эксперимента и результаты
5. Газодинамическое возбуждение пылевых волн
5.1. Пылеакустические волны в пылевой плазме
5.2. Схема эксперимента
5.3. Результаты экспериментов
5.3.1. Эксперименты «без сетки»
5.3.2. Эксперименты «с сеткой»
5.3.3. Краткое изложение экспериментальных результатов
5.4. Обсуждение результатов
5.4.1. Общие замечания
5.4.2. О зависимости заряда пылевых частицы от их концентрации
5.4.3.Устойчивость верхней границы плазменно-пылевой структуры
5.4.4. Распространение уплотнений
5.4.5. О различии экспериментов «с сеткой» и «без сетки»
5.5. Дополнительные экспериментальные факты
5.6. Заключение
Заключение
Литература
Введение
Актуальность работы
Ионизованный газ, содержащий мелкодисперсные пылевые частицы, является предметом изучения в течение многих лет. Однако в последние десятилетия прогресс в этой области был особенно стремительным в связи с различными техническими приложениями (процессы горения, плазменные технологии, физика атмосферы, управляемый термоядерный синтез). Пыль и пылевая плазма так же широко распространены во вселенной (планетные кольца, межзвездные облака, хвосты комет).
Кристаллизация пылевых частиц в плазме была предсказана в 1986 году. В [1] было показано, что пылевые частицы, помещенные в газоразрядную плазму, заряжаясь и взаимодействуя посредством экранированного кулоновского потенциала, при определенных условиях должны образовывать упорядоченные структуры жидкостного и даже кристаллического типа. Пылевая компонента таким образом становится сильно неидеальной, то есть в ней энергия взаимодействия частиц существенно больше их энергии их теплового движения.
Следует отметить, что получение неидеальной плазмы при наличии только электронной и ионной компоненты крайне
При этом период колебаний электронной плотности достаточно мал по сравнению со временем зарядки пылевых частиц, которое составляет несколько микросекунд, а так же со временем, необходимым для сколь-нибудь значительного смещения пылевых частиц. В тлеющем разряде таких колебаний поля нет, а стационарная электронная плотность недостаточна для того, чтобы обеспечить необходимую для левитации зарядку частиц.
В положительном столбе разряда ситуация обратная: большая концентрация плазмы сосуществует там со сравнительно небольшой величиной электрического поля. По-видимому, это обстоятельство не позволило наблюдать левитацию пылевых частиц в положительном столбе тлеющего разряда. Кроме того, электрическое поле в столбе практически однородно, поэтому весь столб разряда был бы областью безразличного равновесия пылевых частиц.
Левитацию пылевых частиц удалось наблюдать лишь в стратах положительного столба. В первых экспериментах использовались частицы из А1203 диаметром 1-5 мкм и микросферы из боросиликатного стекла диаметром 50-63 мкм и толщиной стенки 2-5 мкм.
Формирование структур в стратах тлеющего разряда постоянного тока происходит следующим образом: после