Магнитные и механические эффекты в пылевых образованиях и в газовом разряде

• Автор: Карасев, Виктор Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 331 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР НЕКОТОРЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЯ

ПЫЛЕВОЙ ПЛАЗМЫ

1Л Некоторые направления исследований, связанные с настоящей

работой

1.2 Применение внешних воздействий при исследованиях пылевой

плазмы

1.3 О динамике пылевых части и моделях расчета силы ионного

увлечения

1.4 Исследования пылевых структур, формируемых в тлеющем

разряде
1.4.1 Первые работы в тлеющем разряде
1.4.2 Применение термофоретических воздействий в экспериментах
1.4.3 Измерение заряда на пылевых частицах
1.4.4 Использование частиц вытянутой формы
1.4.5 Некоторые исследования, проводимые в Петрозаводском
государственном университете
ГЛАВА И. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И НАБЛЮДЕНИЯ
ПЫЛЕВЫХ СТРУКТУР В ТЛЕЮЩЕМ РАЗРЯДЕ
2.1 Некоторые особенности экспериментальной установки и применения
метода визуализации
2.2 Выбор разрядных условий. Использование полидисперсных и
относительно монодисперсных порошков
2.3 Исследование сепарации пылевых частиц в тлеющем разряде. . .
2.4 Создание пылевых образований сложной формы
ГЛАВА III. О ПЫЛЕВОЙ ПЛАЗМЕ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ. ОБЗОР
ЛИТЕРАТУРЫ
3.1 Работы Н. Сато и др., университет г. Тахоку (Япония), по исследованию пылевых структур в магнитном поле
3.2 Работа Г. Морфила и др., институт внеземной физики г. Гархенг (Германия), в расходящемся магнитном поле
3.3 Об интерпретации вращения пылевых структур, обсуждение ранних
работ
3.3.1 О работе Г. Морфила и др
3.3.2 Гидродинамическая модель [39]
3.3.3 О работе группы университета г. Сиднея
3.4 Наблюдение вращательного движения отдельных пылевых частиц.
3.5 О моделях собственного вращения
3.6 Аналогия в поведении подвеса и вытянутых пылевых гранул. . .
ГЛАВА IV. ИЗУЧЕНИЕ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ПЫЛЕВЫХ СТРУКТУР В ТЛЕЮЩЕМ РАЗРЯДЕ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ
4.1 Обнаружение вращательного движения пылевых структур в тлеющем
разряде
4.2 Дополнительные поисковые эксперименты и наблюдения
4.2.1 Наблюдения радиальной зависимости скорости вращения пылевого образования в водороде
4.2.2 Применение воздействия, вызванного наклоном зрубки
4.3 Зависимость угловой скорости от магнитного поля
4.3.1 Наблюдения со структурами из полидисперсных частиц кварца
4.3.2 Зависимость угловой скорости от магнитного поля, структуры из ниобата лития
4.4 Изменение формы объемного пылевого образования в страте в
магнитном поле
4.5 Наблюдение сдвиговой деформации структуры и ее плавление
ГЛАВА V. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ВРАЩАТЕЛЬНОГО
ДВИЖЕНИЯ
5.1 О выборе рабочей гипотезы механизма вращения
5.2 Дополнительный эксперимент по наблюдению возникновения вращения. Применение двойного воздействия
5.2.1 Смещение пылевой структуры с оси разрядной трубки в слабом магнитном поле
5.2.2 Смещение пылевых структур с оси разрядной трубки в сильном магнитном поле
5.2.3 Интерпретация опытов по наблюдению возникновения вращения
5.3 Дополнительный эксперимент по зондированию страты пробными падающими частицами
5.3.1 Наблюдение траекторий зондирующих частиц в вертикальном сечении
5.3.2 Наблюдение азимутального отклонения траекторий пробных частиц
5.4 Интерпретация механизмов вращения в новых литературных работах
5.4.1 Независимое исследование структур, формируемых в стратах, в магнитном поле
5.4.2 Исследование влияния вращения газа на пылевые кластеры в ВЧ разряде
5.4.3 О работе А. В. Недоспасова [99]
5.5 Обсуждение механизмов вращения. Дополнительные опыты.. . .
5.5.1 О вращении газа и вращении радиально-вытянутых пылевых структур
5.5.2 Обсуждение случая сильного магнитного поля
ГЛАВА VI. ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ УПОРЯДОЧЕННЫХ ОБЪЕМНЫХ ПЫЛЕВЫХ СТРУКТУР, ФОРМИРУЕМЫХ В СТРАТАХ В ТЛЕЮЩЕМ
РАЗРЯДЕ
6.1 Плазменные кристаллы, методы описания фазового состояния, используемые в пылевой плазме

Используемые в работе частицы кварца могут быть более выгодными в применении по двум причинам. Их плотность меньше (плотность материала частиц 2.5 г/см3) и они имеют существенно большую долю мелкой фракции, порядка 1 мкм. Кварцевый песок подготавливался к использованию следующим образом. С помощью системы последовательных калиброванных сит в 200, 100, 60 мкм, посредством вибрации получалась фракция менее 60 мкм. Далее использовался аналогичный просев с ячейкой 25 - 45 мкм. Полученные частицы дополнительно фильтровались по времени осаждения в воде. Были приготовлены фракции с максимумом дисперсности 5, 20, 35 мкм. Перед внесением в разряд они промывались в воде, прокаливались на противне и в бытовой микроволновой печи. После описанной обработки, дополнительный прогрев ВЧ разрядом под откачкой не требовался.
Относительно фактора формы описанных выше полидисперсных порошков по наблюдениям в оптический микроскоп можно сказать следующее. С уменьшением размера частиц, до 1 мкм, фактор формы существенно отличается от сферического. В проекции наблюдения средняя характерная частица сравнима с трапецией (или пирамидой), достаточно компактной.
Большая часть экспериментальных наблюдений была проведена с частицами ниобата лития ЫЫЬОз с плотностью 4.65 г/см3, форма частиц близка к сферической, размер - радиус частиц - от 0.5 до 2 мкм. Как фактор формы, так и размер частиц такого диапазона определять в оптический микроскоп затруднительно, поэтому использовался альтернативный метод -метод Стокса [69,70] при наблюдении падающих частиц. Раздельно рассматривались следующие случаи: когда левитирующие частицы падали при выключении разряда, и когда изучались все вброшенные частицы, в этом случае рассматривались фрагменты их траекторий при установившейся скорости падения без включения разряда, и при включенном разряде при отсутствие видимой стратификации, при повышенном давлении газа более