Введение
Глава 1. Динамика макрочастиц в пылевой плазме
1.1. Экспериментальные исследования пылевой плазмы 11
1.1.1. Наблюдения пылевых структур в лабораторной плазме 11
1.1.2. Применение метода визуализации для диагностики макрочастиц 15
1.1.3. Оптические методы диагностики макрочастиц в термической плазме 18
1.2. Механизмы зарядки макрочастиц 19
1.2.1. Приближение ограниченного орбитального движения (OML) 19
1.2.2. Неэмитирующие макрочастицы в газоразрядной плазме 20
1.2.3. Эмиссионная зарядка пылевых частиц 22
1.3. Взаимодействия в пылевой плазме 27
1.3.1. Неэлектрические силы 27
1.3.2. Силы, связанные с электростатическим зарядом макрочастицы 30
1.3.3. Силы межчастичного взаимодействия 31
1.4. Применение метода молекулярной динамики для моделирования
транспортных процессов в пылевой плазме 34
1.4.1. Методы моделирования динамики пылевых частиц 34
1.4.2. Уравнения движения макрочастиц 36
1.4.3. Моделирование стохастических процессов 40
1.4.4. Параметры масштабирования уравнений движения 43
1.5. Выводы 44
Глава. 2. Транспортные характеристики равновесных пылевых систем в неидеальной плазме
2.1. Численные исследования неидеальной пылевой плазмы 45
2.2. Критерии фазовых переходов для трехмерных систем Юкавы 51
2.3. Моделирование динамики взаимодействующих частиц 57
2.3.1. Параметры численной задачи 57
2.3.2. Формирование упорядоченных структур в диссипативных системах 60
2.3.3. Временная эволюция процессов массопереноса 62
2.3.4. Коэффициент диффузии взаимодействующих частиц 65
2.3.5. Конденсация макрочастиц в численном эксперименте 69
2.4. Экспериментальное исследование микроскопической динамики
пылевых частиц в плазме газовых разрядов 72
2.4.1. Применение результатов численного моделирования для диагностики
макрочастиц в пылевой плазме 72
2.4.2. Диагностика параметров пылевых структур 75
2.4.3. Описание экспериментов 76
2.4.4. Анализ результатов измерений транспортных характеристик макрочастиц 82
2.5. Выводы 88
Глава 3. Формирование динамичесьшх пылевых структур в неоднородной плазме
3.1. Формирование автоколебаний в открытых неравновесных системах 90
3.1.1. Динамические пылевые структуры в неоднородной плазме 90
3.1.2. Дисперсионные соотношения в неконсервативных системах 93
3.1.3. Условия формирования пылевых автоколебаний в неоднородной плазме 95
3.2. Динамические характеристики пылевых систем в газоразрядной плазме 101
3.2.1. Градиенты заряда макрочастиц 101
3.2.2. Неэлектростатические силы в газоразрядной плазме 107
3.2.3. Кинетическая энергия частиц 108
3.3. Численное моделирование систем с градиентом заряда макрочастиц 111
3.3.1. Параметры задачи 111
3.3.2. Вихревое движение макрочастиц 111
3.3.3. Примеры "дисперсионного" движения частиц 114
3.4. Экспериментальные наблюдения пылевых колебаний
в плазме газовых разрядов 120
3.4.1. Автоколебания макрочастиц в пылевой плазме тлеющего разряда 120
3.4.2. Формирование пылевых автоколебаний в плазме вч-разряда 123
3.4.3. Экспериментальный анализ вихревого движения частиц в микрогравитации 125
3.5. Выводы 128
Глава 4. Влияние стохастических флуктуации зарядов на динамическое поведение пылевых частиц в плазме
4.1. Природа случайного изменения зарядов пылевых частиц в плазме 130
4.2. Стохастические изменения равновесного заряда макрочастиц за счет дискретности токов зарядки 133
4.2.1. Модель стохастических флуктуации заряда макрочастиц 133
4.2.2. Влияние флуктуации заряда на величину кинетической энергии
макрочастицы 139
4.2.3. Моделирование динамики макрочастиц с флуктуирующими зарядами 143
4.2.4. Величина стохастической энергии частиц, приобретаемой за счет
флуктуации токов зарядки, в лабораторной плазме газовых разрядов 146
4.3. Формирование стохастических пылевых колебаний
в пространственно неоднородной плазме 148
4.3.1. Влияние стохастических пространственных флуктуации заряда
на динамику макрочастиц 148
4.3.2. Определение заряда частиц в приэлектродном слое вч- разряда 151
4.3.3. Динамика формирования стохастических вертикальных колебаний
пылевых частиц в плазме вч- разряда 154
4.4. Выводы 156
Глава 5. Формирование пылевых структур и процессы переноса излучения в термической плазме с дисперсной фазой
5.1. Условия формирования пылевых структур в термической плазме 158
5.1.1. Описание экспериментов 158
5.1.2. Особенности формирования упорядоченных структур в термической плазме 161
5.2. Перенос излучения в высокотемпературных дисперсных средах 164
5.2.1. Прямые и обратные задачи теории рассеяния 164
5.2.2. Решение УПИ методом последовательных приближений 168
5.2.3. Влияние многократного рассеяния на перенос собственного излучения 170
5.3. Коррекция многократного рассеяния в измерениях ослабления света 173
53.1. Корректировочный фактор для различных апертурных углов фотоприемника 173
53.2. Экспериментальный анализ корректировочных факторов 175
5.4. Дифракция оптического излучения на упорядоченных
структурах макрочастиц 181
5.4.1. Дифракция оптического излучения как метод структурного анализа 181
5.4.3. Тестовые измерения 182
5.4.3. Измерение дифракции излучения на пылевых структурах в термической плазме 183
5.5. Выводы 185
Глава 6. Транспортные характеристики макрочастиц в фотоиндуцированной пылевой плазме
6.1. Динамика макрочастиц в двухкомпонентной пылевой плазме, индуцированной солнечным излучением, в условиях микрогравитации 186
6.1.1. Пылевая плазма, индуцированная солнечным излучением 186
6.1.2. Экспериментальная установка и описание эксперимента 188
6.1.3. Анализ измерений движения отдельных макрочастиц 191
6.1.4. Оценки фотоэмиссионных зарядов макрочастиц 194
6.1.5. Поляризационные эффекты в двухкомпонентной плазменно-пылевой системе 198
6.2. Формирование стационарных пылевых структур в фотоэмиссионной ловушке 201
6.2.1. Формирование структур положительно заряженных макрочастиц 201
6.2.2. Распределение потенциала электрического поля в ловушке с фотокатодом 202
6.2.3. Динамика формирования пылевых структур в цилиндрической фотоловушке 206
6.3. Выводы 208
Заключение 210
Литература
