Исследование плазменно-пылевых структур в тлеющем разряде в магнитном поле

• Автор: Дзлиева, Елена Сослановна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 110 с. : ил.

Глава I. Краткий обзор литературы по пылевой плазме
1.1. Общепринятые представления о пылевой плазме
1.1.1. Общие сведения о пылевых частицах
1.1.2. Силы, действующие на уединенные пылевые частицы 12 1.3. Наблюдения плазменно-пылевых структур в стратах тлеющего
разряда
1.2. Работы по исследованию пылевой плазмы в магнитном поле
1.2.1. Исследования в установке с разделенными электродами
1.2.2. Исследование в ВЧ разряде в расходящемся магнитном поле
Глава II. Наблюдения плазменно-пылевых структур в стратах тлеющего разряда в магнитном поле
2.1. Экспериментальная установка и условия эксперимента
2.1.1. Установка
2.1.2. Метод наблюдения
2.1.3. Условия разряда и параметры частиц
2.2. Описание пылевых структур в стратах
2.2.1. Вид плазменно-пылевой структуры, образующейся в страте
2.2.2. Вид плазменно-пылевой структуры, образующейся в
страте в магнитном поле
2.2.3. Структура из частиц кварца и ниобата лития
2.2.4. Описание структуры с помощью парной функции распределения п(г)
2.3. Наблюдение вращения плазменно-пылевой структуры
2.3.1. Разупорядоченные структуры из частиц кварца
2.3.2. Относительно упорядоченные структуры из частиц ниобата
лития
2.4. Измерение угловой скорости вращения
2.4.1. Расчет угловой скорости
2.4.2. Зависимость угловой скорости от магнитного поля
2.4.3. Наблюдение вращения плазменно-пылевой структуры.
Вертикальное сечение
2.5. Изменение упорядоченности плазменно-пылевой структуры
в магнитном поле
Глава III. Интерпретация результатов
3.1. Обсуждение возможных причин вращательного движения плазменно-пылевых структур в магнитном поле
3.1.1. Непосредственное действие магнитного поля на заряженные пылевые частицы
3.1.2. О неоднородности наложенного магнитного поля
3.1.3. О колебательных движениях пылевых частиц в магнитном поле
3.1.4. О возможном увлечении плазменно-пылевой структуры вращением нейтрального газа разряда
3.1.5. О движении пылевых частиц под действием увлечения
потоками частиц плазмы
3.2. Оценка силы ионного увлечения
3.3. Наблюдение возникновения вращения плазменно-пылевых структур
3.3.1. Смещение пылевой структуры с оси разрядной трубки в
слабых магнитных полях. Термофорез
3.3.2. Смещение плазменно-пылевых структур с оси трубки в
сильном магнитном поле. Наклон разрядной трубки
3.4. Наблюдение траекторий падающих в разряде частиц
3.4.1. Радиальные отклонения траекторий пробных частиц
3.4.1.1. Радиальные отклонения траекторий пробных частиц в
слабом магнитном поле и без поля (вертикальное сечение)
3.4.1.2. Радиальные отклонения траекторий пробных частиц в
сильном магнитном поле (вертикальное сечение)
3.4.2. Азимутальные отклонения траекторий пробных пылевых
частиц в магнитном поле (горизонтальное сечение)
3.4.2.1. Слабые магнитные поля (соответствующие вращению структуры
с отрицательной угловой скоростью)
3.4.2.2. Сильные магнитные поля (соответствующие вращению структуры
с положительной угловой скоростью)
Заключение
Литература

Актуальность темы. Пылевая плазма -представляет собой квазинейтрайльный ионизированный газ с твердыми частицами, которые в плазму вводятся извне, или в ней образуются и растут. Иногда о такой плазме говорят как о плазме с конденсированной дисперсной фазой, коллоидной или комплексной. В лабораторной пылевой плазме размер пылевых частиц а может быть от 0,01 до 100 мкм.
В лабораторных условиях пылевая плазма была впервые обнаружена Ленгмюром еще в 1924 году. Сейчас установлено, что пылевая компонента чаще присутствует, чем отсутствует в разрядах различного типа. Ее удержание в разряде происходит за счет появления отрицательного заряда д у пылевых частиц, который может достигать в низкотемпературной плазме более 1000 элементарных. Тогда макрочастица в области достаточно сильного электрического поля Е удерживается в плазме: гащ = Ед, здесь га -масса макрочастицы. У стенок газоразрядной камеры существует потенциальный барьер. Т.о., газовый разряд создает “естественную“ потенциальную ловушку для пылевых частиц, и в плазме создаются плазменно-пылевые образования. При подсветке, например, лазерным лучом, пылинки можно наблюдать практически невооруженным глазом.
Активное исследование пылевой плазмы началось в последнее десятилетие, в связи с рядом технических приложений. Особым стимулом исследований стало обнаружение плазменно-пылевых структур кристаллического типа в лабораторной плазме СВЧ разряда в 1994 г. Необходимость изучения свойств пылевой плазмы связано с широким использованием технологий плазменного напыления и травления в микроэлектронике, а также при производстве тонких пленок и наночастиц. Наличие частиц в плазме не только приводит к загрязнению поверхности полупроводникового элемента и, тем самым, к увеличению выхода брака, но и возмущает плазму, зачастую непредсказуемым образом. Уменьшение и

Рис.20. Парная функция распределения частиц, а) и б) соответствуют магнитным полям: 0 и 28 Гс. Функция построена для верхнего (и), ■ нижнего (♦) и промежуточных (А,*)сечений. Условия: газ - неон, давление Р = 0.9 Topp, разрядный ток i = 2.4 мА, частицы ниобат лития.