Волновые явления в пылевой плазме тлеющего разряда при воздействии импульсного магнитного поля

• Автор: Наумкин, Вадим Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 99 с. : ил.

Содержание:

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Самовозбуждающиеся колебания плотности пылевой

компоненты

1.2. Возбуждение волн в пылевой плазме внешними

воздействиями

1.2.1 Конусы Маха

1.2.2 Продольная уединённая волна в двумерной сильно взаимодействующей пылевой плазме
1.2.3 Возбуждение пылеакустических волн в пылевой плазме тлеющего разряда постоянного тока при помощи импульсного газодинамического воздействия
1.2.4 Волна возмущения, генерированная газодинамическим воздействием в 30 пылевой плазме в условиях микрогравитации
1.3. Выводы
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
2.1. Описание системы откачки и наполнения газом
2.2. Описание электроразрядного устройства
2.3. Описание системы визуализации пылевых структур
2.4. Методы обработки видеоизображения
2.4.1 Определение параметров фронта возмущения по профилю яркости пылевого облака
2.4.2 Алгоритм определения координат пылевых частиц
2.4.3 Определение физических параметров по положению и движению отдельных пылевых частиц
2.5. Методы создания возмущения пылевой компоненты в
плазме тлеющего разряда постоянного тока
2.5.1 Поведение страты под воздействием импульса магнитного поля
2.5.2 Применение одиночного импульса магнитного поля
2.5.3 Применение двух последовательных импульсов магнитного поля с регулируемой задержкой
2.6. Выводы
Глава 3. ВОЗБУЖДЕНИЕ ПЛАЗМЕННО-ПЫЛЕВЫХ ВОЛН ИМПУЛЬСНЫМ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ
3.1. Ударная волна в пылевой компоненте [45]
3.1.1 Результаты экспериментов
3.1.2 Плотность пылевой компоненты
3.1.3 Скорости пылевых частиц и их кинетическая энергия

3.1.4 Обсуждение результатов экспериментов
3.2. Эксперименты с магнитными частицами
3.3. Распространение волн в пылевой компоненте при наложении двух последовательных импульсов магнитного поля
3.3.1 Возбуждение нелинейных волн в пылевой компоненте с изменяемой плотностью
3.4. Применение Фурье-анализа для обработки собственных тепловых колебаний пылевых частиц
3.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

Актуальность работы
Пылевая плазма представляет собой систему, состоящую из свободных электронов и ионов, нейтральных молекул и макроскопических пылевых частиц размером 1-100 мкм. Благодаря большому заряду пылевых частиц (102—105 электрона) потенциальная энергия взаимодействия между ними, пропорциональная произведению зарядов взаимодействующих частиц, может намного превосходить их среднюю тепловую энергию, что означает возникновение сильнонеидеальной плазмы [1,2]. Анализ показывает, что при определенных условиях сильное межчастичное взаимодействие приводит к фазовым переходам типа «жидкость - твердое тело» и возникновению пространственно-упорядоченных структур, аналогичных упорядоченным структурам в жидкости или твердом теле.
В начале 90-х годов прошлого века рост интереса к пылевой плазме связан с открытием плазменно-кристаллических структур. Предсказанная вначале теоретически [3] кристаллизация пылевых частиц в низкотемпературной плазме была затем экспериментально обнаружена в плазме высокочастотного разряда вблизи приэлектродной области [4, 5, 6]. Затем упорядоченные структуры макрочастиц были обнаружены в термической плазме [7], плазме положительного столба тлеющего разряда постоянного тока [8], в ядерно-возбуждаемой пылевой плазме [9].

найденный и соседние с ним пиксели не будут занесены в массив. Далее этот массив считается областью, принадлежащей образу одной пылевой частицы, и для него производится определение центра тяжести, где в качестве весов берется интенсивность каждого пикселя. Затем процесс построчного сканирования возобновляется, и после прохождения всех циклов в файл выводятся определенные координаты центров образов частиц по вертикали и горизонтали, Такие файлы формируются для каждого обработанного кадра.
2.4.3 Определение физических параметров по положению и движению
отдельных пылевых частиц
Используя файлы, полученные на предыдущем этапе, содержащие в себе определенные координаты пылевых частиц, становится возможным построение счетной плотности пылевых частиц. Для этого задаются координаты прямоугольной области, в которой необходимо получить значения плотности. По этим координатам происходит выборка частиц, которые будут участвовать в дальнейшем подсчете плотности. Далее происходит построение гистограммы распределения количества частиц по вертикальной оси. Так как количество частиц невелико и составляет порядка 300 штук на каждом кадре, было необходимо проводить сглаживание с целью получения плавной кривой. Полученная таким образом двумерная плотность умножалась на толщину лазерного ножа для получения плотности пылевых частиц в объеме.