Диссертация (1149460)
Текст из файла
Санкт-Петербургский Государственный университетНа правах рукописиПавлов Сергей ИвановичИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПЫЛЕВЫХ ЧАСТИЦ В СТРУКТУРАХ ВСТРАТАХ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА В МАГНИТНОМ ПОЛЕ01.04.08«физика плазмы»Диссертацияна соискание ученой степени кандидатафизико-математических наукНаучный руководитель:Доктор физико-математическихнаук, профессорКарасев В.Ю.САНКТ-ПЕТЕРБУРГ20152ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ. ..................................................................................................................... 5Глава 1.
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР РАБОТ ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМУИССЛЕДОВАНИЮ ПЫЛЕВОЙ ПЛАЗМЫ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ.................... 121.1. Наблюдение вращения плазменного кристалла в ВЧ разряде в расходящемсямагнитном поле. ............................................................................................................ 121.2. Исследования вращения пылевых структур в ВЧ разряде в однородноммагнитном поле (опубликованные в работах Н. Сато).
............................................ 181.3. Исследование вращательного движения плазменно-пылевых структур встратах. ........................................................................................................................... 281.3.1. Исследования плазменно пылевых структур в магнитном поле,выполненные в СПбГУ. ........................................................................................
281.3.2. Исследования плазменно-пылевых структур в магнитном поле,выполненные в ОИВТ РАН. ................................................................................. 351.4. О гипотезе, связывающей вращение пылевых структур с торцевыми икраевыми эффектами. ................................................................................................... 391.4.1.Влияние торцевых эффектов.................................................................. 391.4.2.Влияние изменения сечения канала тока.............................................. 401.5.
О силе Ампера, связанной с вихревыми токами в стратифицированномразряде. ........................................................................................................................... 40Глава2.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯПРОВЕРКАВЛИЯНИЯНЕОДНОРОДНОСТЕЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ТОРЦАХ МАГНИТНЫХКАТУШЕК НА ДИНАМИКУ ПЛАЗМЕННО-ПЫЛЕВЫХ СТРУКТУР ................ 442.1. Исследование областей разряда на торцах магнитных катушек с помощьюзондирующих частиц.
................................................................................................... 442.2. Результаты зондирования областей вблизи торцов магнитных катушек и ихинтерпретация................................................................................................................ 462.3. Исследование вращения пылевых структур в стратах в неоднородноммагнитном поле. ............................................................................................................ 5332.4.Результатыисследованиявращенияплазменно-пылевыхструктурвнеоднородных магнитных полях и интерпретация. ..................................................
53Глава3.ИССЛЕДОВАНИЕДИНАМИКИПЫЛЕВОЙСТРУКТУРЫ,СФОРМИРОВАННОЙ В ЛОВУШКЕ НАД СУЖЕНИЕМ КАНАЛА ТОКА ........ 593.1. Эксперимент по исследованию динамики пылевой структуры, левитирующейв пылевой ловушке, образованной симметричной конусообразной вставкой. ...... 593.1.1. Постановка эксперимента. ......................................................................... 593.1.2. Результаты, полученные в эксперименте с полидисперснымичастицами. .............................................................................................................. 613.1.3.
Результаты, полученные в эксперименте с монодисперснымичастицами. .............................................................................................................. 623.2. Эксперимент по исследование динамики пылевой структуры, левитирующейв пылевой ловушке, образованной над асимметричной плоской вставкой. ........... 623.3. Обсуждение результатов и интерпретация..........................................................
63Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ВРАЩЕНИЯ ПЫЛЕВЫХ СТРУКТУРВСТРАТАХ,ВЫЗЫВАЮЩЕГОВРАЩЕНИЕСОТРИЦАТЕЛЬНОЙПРОЕКЦИЕЙ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ...................................................................... 784.1. О характеристиках дрейфа ионов и электронов в смесях газов. .................... 784.2. Метод управления ионным увлечением. Постановка эксперимента, подборплазмоформирующей смеси......................................................................................... 824.3. Результаты эксперимента по наблюдению вращения плазменно-пылевыхструктур в стратах в смесях газов.
.............................................................................. 844.4. Интерпретация результатов. ............................................................................... 85Глава 5. ПОИСК ВИХРЕВОГО ТОКА В СТРАТЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЕГОДЕЙСТВИЯ НА ПЫЛЕВЫЕ ЧАСТИЦЫ В ПРОДОЛЬНОМ МАГНИТНОМПОЛЕ .............................................................................................................................. 935.1. Недавние работы, объясняющие инверсию угловой скорости вращения. .... 935.2. Постановка эксперимента по регистрации действия вихревого тока напылевые частицы в магнитном поле.
.......................................................................... 9645.3. Результаты зондирования стратифицированного положительного столбакалиброванными частицами в магнитном поле. ...................................................... 1015.4. Интерпретация результатов зондирования и численные оценки угловойскорости вращения.
..................................................................................................... 108ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................................... 115ЛИТЕРАТУРА. ............................................................................................................ 1175ВВЕДЕНИЕ.Актуальность работы. Физика комплексной плазмы как самостоятельнаяобласть знаний появилась в 1994 году после открытия в экспериментахупорядоченных квазикристаллических образований.
Под комплексной плазмойподразумевают специально созданный в научной лаборатории объект, в которомпылевая компонента находится в состоянии сильной связи и корреляции.Комплекснаяплазмаявляетсяудобнымобъектомдляизучениясамоорганизованных структур и фазовых переходов. Исследования в ней можнопроизводить на кинетическом уровне, поскольку пылевые гранулы эффективнорассеивают свет, а газоразрядная плазма является оптически прозрачной средой.Комплекснаяплазмаявляетсямеждисциплинарнойобластьюзнаний,объединяющих физику плазмы, физику неидеальных систем, фазовых переходов,физику твердого тела, оптику, астрофизику, коллоидную химию и другие.Свойства плазменных кристаллов моделируют свойства обычного вещества вэкстремальном состоянии.
Роль комплексной плазмы для современной физикиотражена в ряде литературных обзоров и монографиях, например в [1-16]. Однимиз методов исследования комплексной плазмы является внешнее воздействие инаблюдение отклика пылевой системы. Одним из продуктивных внешнихвоздействий является наложение магнитного поля.При изучении динамики пылевых частиц кроме обычных сил – силытяжести, электростатической, экранированной электрической – особую рольиграют силы, связанные с коллективными плазменными потоками, например силаионного увлечения. Именно силы, связанные с появлением заряженных пылевыхгранул в собственно плазме, позволяют вскрывать глубокую связь междуплазменными элементарными процессами и поведением макроскопическойпылевой компоненты.
Например, хорошо известно, что создание такихплазменно-пылевых объектов, как пылевые войды стимулировало изменениепредставления об элементарных процессах и изменило расчет силы ионногоувлечения в комплексной плазме.6Наложение внешнего магнитного поля как воздействие представляетособый интерес, так как избирательно действует на плазменные потоки.Продольное магнитное поле вызывает в разряде азимутальную составляющуюпотоков [17-19], то есть азимутальную силу плазменного увлечения, даваяэкспериментаторам новый инструмент исследования и диагностики, как пылевойкомпоненты, так и собственно плазмы. Особенно интересной оказалась динамикапылевой структуры в стратах в магнитном поле, проявляющая действиенескольких конкурирующих механизмов, полного понимания которых кнастоящему времени нет. Все это говорит об актуальности описанной тематики ипредставленной задачи.Цель работы. Работа посвящена экспериментальному исследованиюмеханизмов вращения плазменно-пылевых структур в стратифицированномтлеющем разряде постоянного тока во внешнем продольном магнитном поле.Необходимо изучить действие силы ионного увлечения на пылевые гранулы иувлечение гранул вращающимся газом разряда в магнитном поле.Научная новизна.1.Обнаружено и количественно исследовано влияние неоднородностимагнитного поля на вращение плазменно-пылевых структур в стратах тлеющегоразряда.2.Впервыедетальноисследованадинамикаплазменно-пылевойструктуры в пылевой ловушке над сужением разрядной трубки, определяемаясуществованием радиальной составляющей тока в вертикальном магнитном поле.3.Впервые реализован метод управления силой ионного увлечения,действующейнапылевыечастицы,спомощьюизменениясоставаплазмоформирующего газа.4.Обнаружено влияние вихревого тока в головной части страты навращение плазменно-пылевой структуры в страте в продольном магнитном поле.7Практическая ценность:В работе предложен новый метод воздействия на плазменно-пылевыеструктуры, заключающийся в управление силой ионного увлечения в смесях смалой добавкой к легкому буферному газу тяжелой легко ионизуемойкомпоненты.Получены новые сведения о динамике плазменно-пылевых структур,формируемых в стратах тлеющего разряда и в пылевой ловушке в областисужения канала тока, в продольном магнитном поле.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
