Отбор пылевых частиц в высокочастотном индукционном разряде

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Впервые изучен отбор пылевых частиц в объемной плазменно-пылевой ловушке в безэлектродном высокочастотной разряде индукционного типа в неоне. Подобраны условия разряда и конструкция разрядной камеры, при которых в образовавшейся пылевой ловушке созданы пылевые структуры из полидисперсных частиц кварца протяженностью до 1.5 см с числом частиц до 4000. Статистический анализ размеров уловленных частиц показал, что в выбранных условиях средний размер частиц близок к 4 мкм и слабо зависит от давления газа неона в широком интервале от 0.25 до 1.0 Торр. Обнаружено, что сформированная объемная пылевая структура обладает аномально большим изменением продольного межчастичного расстояния по сравнению с пылевой плазмой в тлеющем разряде. Характерный размер уловленных частиц оценен на основе вертикального баланса сил, действующих на пылевую частицу. Показано, что по ряду параметров метод отбора частиц в высокочастотном разряде индукционного типа более предпочтителен, чем аналогичный метод, используемый в тлеющем разряде в стратах, а примененная пылевая ловушка может использоваться для исследования объемной пылевой плазмы в магнитном поле.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. А. Новиков

Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: l.novikov@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

М. А. Гасилов

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: l.novikov@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

М. С. Голубев

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: l.novikov@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

М. В. Морозова

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: l.novikov@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

Е. С. Дзлиева

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: l.novikov@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

С. И. Павлов

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: l.novikov@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

В. Ю. Карасев

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: plasmadust@ya.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Chu J.H., Lin I. // Phys. Rev. Lett. 1994. V. 72. P. 4009. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.72.4009
  2. Thomas H., Morfill G.E., Demmel V., et al. // Phys. Rev. Lett. 1994. V. 73 (5). P. 652.https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.73.652
  3. Hayashi Y. Structure of a Three-Dimensional Coulomb Crystal in a Fine-Particle Plasma. Phys Rev Lett. 1999. V. 83. 4764.https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.83.4764
  4. Фортов В., Морфилл Г., eds. Комплексная и пылевая плазма: Из лаборатории в космос. М.: Физматлит, 2012.
  5. Morfill G.E., Thomas H.M., Konopka U., Zuzic M. // Phys. Plasmas. 1999. V. 6. P. 1769.https://doi.org/10.1063/1.873435
  6. Vasilieva E.V., Petrov O.F., Vasiliev M.M. // Sci. Rep. 2021. V. 11. P. 523.ht tps://doi.org/10.1038/s41598-020-80082-x
  7. Липаев А. М., Молотков В. И., Нефедов А. П. и др. // ЖЭТФ. 1997. Т. 112. С. 2030.
  8. Dzlieva E. S., Ermolenko M. A., Karasev V. Yu. // Tech. Phys. 2012. V. 57. P. 145.ht tps://doi.org/10.1134/S1063784212010070
  9. Дзлиева Е. С., Ермоленко М. А., Карасев В. Ю. // Физика плазмы. 2012. Т. 38. С. 591.
  10. Dzlieva E. S., D ’ yachkov L. G., Novikov L. A., et al. // Plasma Sources Sci. Technol. 2019. V. 28. P. 085020.ht tps://doi.org/10.1088/1361-6595/ab36ac
  11. Dzlieva E.S., D’yachkov L.G., Novikov L.A., et al. // Molecules. 2021. Т. 26. С. 3788.ht tps://doi.org/10.3390/molecules26133788
  12. Choudhary M., Bergert R., Moritz S., et al. // Contrib. Plasma Phys. 2021. V. 61. P. e202000110.htt ps://doi.org/10.1002/ctpp.202000110
  13. Герасимов Ю. В., Нефедов А. П., Синельщиков В. А., Фортов В. Е. // ПЖТФ. 1998. Т. 24. С. 62.
  14. Fortov V.E., Petrov O.F., Usachev A.D., Zobnin A.V. // Phys. Rev. E. 2004. V. 70. P. 046415.https://doi.org/10.1103/PhysRevE.70.046415
  15. Дзлиева Е. С., Карасев В. Ю., Эйхвальд А. И. // Опт. и спектр. 2002. Т. 92. С. 1018.
  16. Карасев В. Ю., Дзлиева Е. С., Павлов С. И. и др. // ЖТФ. 2019. Т. 89 (1). С. 50.ht tps://doi.org/10.21883/JTF.2019.01.46961.71-18
  17. Грановский В. Л. Электрический ток в газе. Установившийся ток. М.: Наука, 1971.
  18. Райзер Ю. П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1992.
  19. Кудрявцев А. А., Смирнов А. С., Цендин Л. Д. Физика тлеющего разряда. СПб.: Лань, 2010.
  20. Голубовский Ю. Б., Кудрявцев А. А., Некучаев В. О., и др. Кинетика электронов в неравновесной газоразрядной плазме. СПб.: СПбГУ, 2004.
  21. Stoffels W.W., Stoffels E., Swinkels G.H.P.M., et al. // Phys. Rev. E. 1999. V. 59. P. 2302.ht tps://doi.org/10.1103/PhysRevE.59.2302
  22. Кралькина Е. А. // УФН. 2008. Т. 178. С. 519.ht tps://doi.org/10.3367/UFNr.0178.200805f.0519
  23. Майоров С. А. // Физика плазмы. 2009. Т. 35. С. 869.
  24. Недоспасов А. В., Хаит В. Д. Колебания и неустойчивости низкотемпературной плазмы. М.: Наука, 1979.
  25. Kersten H., Deutsch H., Otte M., et al. // Thin Solid Films. 2000. V. 377–378. P. 530.ht tps://doi.org/10.1016/S0040-6090(00)01439-5
  26. Karasev V.Yu., Dzlieva E.S., Pavlov S.I. // EPL. 2015. V. 110. P. 55002.ht tps://doi.org/10.1209/0295-5075/110/55002
  27. Карасев В. Ю., Дзлиева Е. С., Эйхвальд А. И. // Опт. и спектр. 2006. Т. 101. С. 521.
  28. Дзлиева Е. С., Ермоленко М. А., Карасев В. Ю. // ЖТФ. 2012. Т. 82 (7). С. 51.
  29. Дзлиева Е. С., Майоров С. А., Новиков Л. А., и др. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. С. 914.https://doi.org/10.31857/S0367292122600741
  30. Петров О.Ф., Усачев А.Д., Зобнин А.В. // Научные труды Института теплофизики экстремальных состояний ОИВТ РАН / Под. ред. В.Е. Фортова и А.П. Лихачева. М.: ОИВТ РАН, 2004. Вып. 6. С. 267.
  31. Fortov V.E., Nefedov A.P., Sinel’shchikov V.A., et al. // Phys. Lett. A. 2000. V. 267 P. 179.https://doi.org/10.1016/S0375-9601(00)00072-4
  32. Fortov V.E., Khrapak A.G., Khrapak S.A., et al. // Usp. Fiz. Nauk. 2004. V. 174. P. 495.https://doi.org/10.3367/UFNr.0174.200405b.0495
  33. Василяк Л. М., Ветчинин С. П., Поляков Д. Н., Фортов В. Е. // ЖЭТФ. 2005. Т. 127. С. 1166.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. а) Схема экспериментальной установки. Обозначения: 1 – индуктор; 2 – пылевая структура; 3 – контейнер для инжекции пылевых частиц в разряд; 4 – система подсветки; 5 – каретка с лежащим на ней предметным стеклом для сбора частиц; 6 – вакуумный кран для извлечения каретки; 7 – магнит для передвижения каретки внутри трубки. б) Гистограмма распределения размеров засыпного порошк. в) Фотография установки.

Скачать (398KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Структура в пылевой ловушке в ВЧИ-разряде, созданная из полидисперсных частиц кварца. Условия: газ неон, давление – 0.4 Торр, напряжение – 180 В, частота ВЧ-генерации – 40 МГц, диаметр трубки – 1.9 c м. а) Фото горизонтального сечения пылевой структуры. Высота изображения – 4.7 мм. б) Фото вертикального диаметрального сечения пылевой структуры. Высота изображения – 18 мм.

Скачать (94KB)
Метаданные
4. Рис. 3. а) Фото осажденн ых из ВЧИ - разряда пылевых частиц. Размер частиц – около 4 мкм. Ширина изображения – 200 мк. б) гистограмма распределения пылевых частиц по характерному размеру. Условия: газ неон, давление – 0.5 Торр, напряжение – 100 В, частота ВЧ-генерации – 40 МГц.

Скачать (222KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость среднего размера пылевых частиц от давления неона. Условия: напряжение – 100 В, частота ВЧ-генерации – 40 МГц.

Скачать (38KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Продольное межчастичное расстояние. Условия: газ неон, давление – 0.6 Торр, полидисперсный кварц. Координата отсчитывается от нижнего витка индуктора.

Скачать (61KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024