Dammig plasma
Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 6 juli 2020; kontroller kräver 2 redigeringar .Dammig plasma (komplex plasma) är en joniserad gas som innehåller dammpartiklar (partiklar av mikron och submikronstorlekar av fast material ), som antingen bildas spontant i plasman som ett resultat av olika processer, eller som förs in i plasman från utsidan. Dammig plasma erhölls först experimentellt på 20- talet av XX -talet , förmodligen av Irving Langmuir [1] .
Partikelstorlekarna i den är relativt stora - från fraktioner till hundratals mikron (rekordet är 200 mikron). Beräkningar av jämviktsegenskaperna hos dammig plasma visar att dess partiklar kan rada upp sig i rymden på ett visst sätt och bilda en så kallad plasmakristall. Plasmakristallen kan smälta och avdunsta. Om de dammiga plasmapartiklarna är tillräckligt stora kan kristallen ses med blotta ögat.
När den dammiga plasman kyls, bildas en fällning.
Dammig plasma finns ofta i rymden (nebulosor, planetringar, kometsvansar, såväl som konstgjorda jordsatelliter ).
Historik
Följande stadier i utvecklingen av idéer om dammig plasma kan noteras i kronologisk ordning:
- 1920-talet - I. Langmuir observerar först dammig plasma under laboratorieförhållanden;
- 1959 - ordnade kvasikristallina strukturer av laddade mikropartiklar realiseras experimentellt i en modifierad Paul-fälla;
- 1986 - möjligheten av kristallisering av dammsubsystemet i en icke-jämviktsgasurladdningsplasma förutspåddes av Ikezi;
- slutet av 1980-talet - studien av dammladdning, utbredning av elektromagnetiska vågor , deras dämpning och instabilitet i förhållande till dammig plasma i rymden;
- tidigt 1990-tal – studiet av dammig plasma för att minska eller förhindra de negativa effekterna av dammpartiklar som bildas i plasmasprutnings- och etsningsinstallationer ;
- 1994 - en grupp från Institutet för utomjordisk fysik. M. Planck (Garching, Tyskland) var den första som fick en plasmadammkristall under laboratorieförhållanden, som de observerade i en högfrekvent kapacitiv urladdning;
- 1996 - en grupp från Institutet för höga temperaturer (Moskva, Ryssland) erhöll en dammig plasmakristall i en likströmsglödurladdning ;
- 1998 - en grupp från Institutet för höga temperaturer genomförde de första experimenten med dammig plasma under mikrogravitationsförhållanden, utförda ombord på Mir-omloppskomplexet;
- 2001 - en grupp från Institutet för höga temperaturer och en grupp från Institutet för utomjordisk fysik. M. Planck lanserade tillsammans rymdlaboratoriet Plasma Crystal på den internationella rymdstationen [2] [3] [4] .
Mekanism av dammig plasma
Dammbildningar observerades i olika typer av plasma: gasurladdningsplasma, termisk plasma, nukleärt exciterad plasma. I alla fall är den främsta orsaken till bildandet av dammstrukturer den elektriska laddningen . Dammpartiklar laddas i en plasma av olika anledningar, beroende på vilken typ av plasma. I en gasurladdningsplasma är dammpartiklar som regel negativt laddade på grund av det faktum att elektroner är mycket mer rörliga än joner, och deras flöde per partikel är mycket större. Deras laddning kan också vara positiv på grund av ultraviolett bestrålning av partiklarna och, som ett resultat, fotoelektronemission från partikelns yta. I ett termiskt plasma kan laddningen av partiklar vara både positiv på grund av termionemission från partikelns yta och negativ på grund av flödet av elektroner till dammpartiklar. I ett kärnexciterat plasma kan elektronflödet också ladda partikeln negativt, men den sekundära elektronemissionen kan ändra laddningens tecken till det motsatta [5] .
Laddade partiklar, som interagerar med varandra och med elektriska fält i plasman, under vissa förhållanden, hänger i ett visst område och bildar tredimensionella dammstrukturer som liknar gitterstrukturen hos kristallina material och kännetecknas av en gitterkonstant, som i kontrast till parametern för vanliga kristaller, är en bråkdel av en millimeter, vilket gör att du kan se dem med blotta ögat.
Anteckningar
- ↑ Robert L. Merlino. Experimentella undersökningar av dammiga plasmas (engelska) (PDF). Institutionen för fysik och astronomi, University of Iowa (17 juni 2005). — Historisk översikt av forskning om dammig plasma. Datum för åtkomst: 18 juli 2009. Arkiverad från originalet den 2 april 2012.
- ↑ V. E. Fortov , A. G. Khrapak, S. A. Khrapak, V. I. Molotkov, O. F. Petrov. Dusty Plasma // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Ryska vetenskapsakademin , 2004. - T. 174 . - S. 495-544 .
- ↑ Tsytovich V.N. Plasmadammkristaller, droppar och moln // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Ryska vetenskapsakademin , 1997. - T. 167 . - S. 57-99 .
- ↑ Dammig plasma // Encyclopedia of low-temperatur plasma . - M . : Janus-K, 2006. - T. 1.
- ↑ V. E. Fortov . Plasma-dammkristaller och vätskor på jorden och i rymden // Bulletin of the Russian Academy of Sciences . - 2005. - T. 75 , nr 11 . - S. 1012-1027 .
Litteratur
- B.A. Klumov. Om kriterierna för smältning av ett komplext plasma // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Ryska vetenskapsakademin , 2010. - T. 180 . - S. 1095-1108 .
Länkar
- Dusty Plasma - en intervju med Dr. Ph. - m. n. Gennady Sukhinin, biträdande chef för laboratoriet för förtärnade gaser vid Institutet för termisk fysik i den sibiriska grenen av den ryska vetenskapsakademin . 27 april 2009.
 Ordböcker och uppslagsverk |
|---|