Тема: ИОННОЕ УВЛЕЧЕНИЕ В ПЫЛЕВОЙ ПЛАЗМЕ

Пылевая или комплексная плазма - это ионизированный газ, содержащий в себе заряженные макрочастицы, поведение которых сильно зависит от параметров газа и внешних воздей­ствий. При определённых условиях возможно образование квазикристаллических структур, представляющих собой аналоги настоящих кристаллов, где роль молекул или ионов играют макрочастицы. Непостоянство их заряда, большое количество действующих сил, диссипа- тивность и чувствительность к внешним воздействиям делают такие структуры интересным объектом для изучения. [1]
Пылевая плазма широко распространена в космосе и на Земле. Пылевую компоненту содержат диски галактик, пылевые туманности, хвосты комет, кольца планет и другие кос­мические объекты [2]. Также опыты с пылевой плазмой проводились на МКС [3]. На Земле наибольший интерес представляет пылевая плазма техногенного характера, которая, напри­мер, образуется в реактивной струе твердотопливного ракетного двигателя или же в обычном пламени. Пылевая плазма в лабораториях чаще всего создаётся в газовых разрядах, т.к. газ прозрачен, что упрощает наблюдения и даже даёт возможность непосредственно снимать ско­рость и координаты макрочастиц. Кроме того, её возможно использовать в нанотехнологии [4].
Акцент в исследованиях чаще всего делается на изучение пылевых кристаллов. В работе [1] автор проводит обзор современной литературы, основных направлений исследований и описание существующей теории. В пылевой плазме можно наблюдать множество различных эффектов. От параметров плазмы зависит расстояние между макрочастицами в упорядо­ченной структуре, их заряд, деградация поверхности, действующие на них силы. Возможно наблюдение звука в таком кристалле [5], который появляется по аналогии с классическими кристаллами, также можно наблюдать процессы плавления и затвердевания. Ионное увлече­ние ответственно за образование войдов в кристаллах в условиях микрогравитации [3], то есть обширных пустот, окружённых макрочастицами, кроме того в магнитном поле наблюдается вращение пылевых кристаллов, обусловленное этой силой [6].
В данной работе рассмотрен вопрос динамики пылевой плазмы, главным образом ионное увлечение в ней, а также возможность построения ловушки с преобладающей силой ионного увлечения, в частности для проверки результатов [7]. Это предполагает определение прибли­зительных параметров установки, при которых можно ожидать зависание макрочастиц, под­бор этих частиц, подбор параметров плазмы и определение направления дальнейшей работы. Также проведена оценка величины силы ионного увлечения для предполагаемых параметров.
Купить

Таким образом, на основе существующей литературы была проведена оценка силы ионного увлечения для макрочастиц размерами 0.1,1,10 мкм для неона давлением 10-3 торр и напря­жённостью поля порядка 1 В/см. Также проведена грубая оценка и сравнение силы тяжести и электростатической силы с целью найти ожидаемые параметры ловушки для макрочастиц и проверки результатов статьи [7]. Для этого была сконструирована и собрана установка в виде разрядной трубки, в которой создавались условия, близкие к оценочным. В эксперименте не удалось добиться зависания макрочастиц и образования структур, при этом для фуллеренов (0.1 мкм) требуется дополнительная проверка из-за их возможного слипания.
Дальнейшее развитие эксперимента предполагает использование макрочастиц из другого вещества, в частности, для предотвращения их слипания, а также прямые замеры темпера­туры плазмы разряда. Кроме того, планируется повторить эксперимент с использованием более тяжёлого газа, криптона.
Купить