Плазменно-пылевые структуры в тлеющем разряде постоянного тока при криогенных температурах

• Автор: Антипов, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 105 с. : ил.

ГЛАВА 1. Упорядоченные структуры макрочастиц в плазме газовых разрядов.

1.1. Зарядка пылевых частиц в газоразрядной плазме.

1.2. Основные силы, действующие на пылевые частицы со стороны газо-плазменной среды.
1.3 Электростатический потенциал вокруг пылевой частицы и взаимодействие пылевых частиц в плазме.

1.4. Неидеальность плазменно-пылевых структур и фазовые переходы.

1.5. Выводы к Главе 1.

ГЛАВА 2. Методы генерации и диагностики пылевой плазмы в тлеющем разряде постоянного тока.
2.1. Газоразрядные устройства и условия формирования упорядоченных плазменно-пылевых структур в разряде.
2.2. Плазменно-пылевые структуры в стратифицированном положительном столбе тлеющего разряда постоянного тока.
2.3. Оптическая диагностика структур и динамики пылевых частиц в газоразрядной плазме.

2.4. Выводы к Главе 2.

ГЛАВА 3. Экспериментальная установка для оптической диагностики пылевой плазмы в тлеющем разряде постоянного тока при криогенных температурах.
3.1. Оптический криостат на базе сосудов Дьюара для создания и поддержания температуры в диапазоне 4.2-77 К.

3.2. Диагностический комплекс для визуализации и регистрации плазменно-пылевых структур в тлеющем разряде
ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования плазменнопылевых структур в тлеющем разряде постоянного тока при криогенных температурах.
4.1. Структурные и динамические свойства плазменнопылевых образований при температуре кипения
жидкого азота (77 К)
4.2. Плазменно-пылевые образования при температуре кипения жидкого гелия (4.2 К)
4.3. Температурные зависимости структуры и динамики плазменно-пылевых образований в диапазоне 4.2-77 К 80'
4.4. Анализ экспериментальных результатов
4.5. Выводы к Главе 4. •
постоянного тока при криогенных температурах.
3.3. Диагностика плазмы тлеющего разряда

постоянного тока при криогенных температурах.
3.4. Выводы к Главе 3.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

Актуальность работы
Пылевая плазма (от англ. dusty plasma) представляет собой ионизованный газ, содержащий заряженные частицы конденсированного вещества.
Пыль и пылевая плазма широко распространены в космосе. Они присутствуют в планетных кольцах, хвостах комет, в межпланетных и межзвездных облаках [1-6]. Пылевая плазма обнаружена вблизи искусственных спутников земли и космических аппаратов [5, 6], в термоядерных установках с магнитным удержанием [7-9]. Наконец, очень активно исследуется пылевая плазма в лабораторных условиях. Пылевые частицы, находящиеся в плазме, приобретают электрический заряд и представляют собой дополнительную заряженную компоненту плазмы. В силу большого заряда пылевых частиц потенциальная энергия электростатического взаимодействия между ними (пропорциональная произведению зарядов взаимодействующих частиц) велика. Поэтому неидеальность подсистемы пылевых частиц реализуется значительно легче, чем неидеальность электрон - ионной подсистемы, хотя концентрация макрочастиц обычно значительно ниже концентраций электронов и ионов. Тем самым, оказывается возможным появление ближнего порядка, и даже кристаллизация в системе пылевых частиц. Впервые экспериментальная
корреляционной функции по экспериментальным данным была применена методика, описанная ниже. Для каждой частицы с координатами (х0, уо) были выполнены следующие действия. Подсчитывалось число N частиц в кольце с центром в. точке (хо, уо) радиусом г и толщиной А г. Далее определялась величина
где Ф(г) - площадь кольца. Так как в эксперименте приходиться иметь дело с ограниченной областью, в которой находятся пылевые частицы, то, для того чтобы дальнейшее усреднение было корректно, функция д(г) вычислялась на промежутке (0, г0), где го - расстояние от точки (хо, уо) до ближайшей границы. Корреляционную функцию g(r) получаем из д(г) путем усреднения по ансамблю пылевых частиц, а также, для увеличения статистики, усреднением по различным кадрам.
Погрешность измерения корреляционных функций зависит от величины, набираемой статистики, в рассматриваемых экспериментах она составляла менее 5%. Эта величина определяется погрешностью определения числа частиц = -/лг и погрешностью в определении площади Ф(г). Последняя зависит от величины 5Г. Пример корреляционной функции, восстановленной из экспериментальных данных (структура на рис 2.4), представлен на рис. 2.8.