Реферат: В. Е. Фортов Институт общей физики, Москва, Россия, е-mail

XXXVIII Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 14 – 18 февраля 2011 г.



ПЫЛЕВАЯ ПЛАЗМА В СМЕСи ГЕЛИя с КРИПТОНом
*С.Н. Антипов, *М.М. Васильев, С.А. Майоров, *О.Ф. Петров, *В.Е. Фортов

Институт общей физики, Москва, Россия, е-mail: mayorov_sa@mail.ru
*ОИВТ РАН, Москва, Россия, e-mail: antipov@ihed.ras.ru

Разряд в смеси различных газов приводит к весьма значительному изменению характеристик как электронной, так и ионной компоненты плазмы. Причем, характеристики газового разряда могут сильно зависеть даже от очень небольшой концентрации примеси.

Поскольку кинетические свойства ионного потока играют важную роль в формировании параметров пылевых образований в плазме газового разряда, то выбором смеси можно менять и характеристики пылевых образований. Дрейф ионов в смеси газов обладает рядом особенностей, которые могут быть использованы для формирования ионного потока с требуемыми характеристиками, в частности, получить поток с высокой анизотропией распределения ионов по скоростям. Например, при разряде в гелии с добавкой незначительного количества тяжелого газа – криптона, или паров металлов с большим атомным весом [1].

В настоящей работе методом Монте Карло проведено исследование дрейфа электрона в смеси гелия и криптона в разных пропорциях. Вычислены различные характеристики – скорость дрейфа, средняя энергия, энергозатраты на ионизацию гелия и криптона, на возбуждение их атомов. Аналогичные вычисления проведены для дрейфа ионов криптона в смесях с различным процентным составом. Полученные характеристики электронного и ионного потоков использовались для расчета параметров пылевой плазмы – плотности электронов, заряда пылевых частиц, флуктуаций заряда пылинок и числа связанных ионов – эта характеристика важна для правильного учета дипольного взаимодействия пылинок (а также и взаимодействия заряд-диполь).

Для экспериментального исследования этого явления в настоящей работе рассматривались плазменно-пылевые структуры в тлеющем разряде постоянного тока в смеси инертных газов He-Kr, концентрация Kr в смеси менялась в диапазоне 1-10%, значения тока находились в пределах 0,1-1,5 мА, общего давления – 0,15-0,5 Торр. Плазменно-пылевые структуры формировались из частиц с диаметрами 1,8 мкм и 5 мкм. Структуры освещались широким лазерным пучком, либо плоским лазерным «ножом» для визуализации сечений структуры (вертикальных или горизонтальных) [2].

Результаты экспериментальных исследований демонстрируют влияние сильной анизотропии распределения ионов криптона по скоростям на свойства плазменно-пылевых систем, аналогично полученным данным для гелий аргоновой смеси в работах [3, 4].

Работа была выполнена при поддержке грантов РФФИ-08-02-01172-а и РФФИ-08-02-00791-а ) и Нидерландского научного общества NWO (грант 047.017.2006.007).

Литература

Майоров С.A., Краткие сообщения по физике ФИАН, № 7, с. 44 (2007); № 5, 3(2009); Физика плазмы, 28, №11, 1025 (2002); 32, №9, 802 (2006); 35, №9, 869 (2009).

С.Н. Антипов, М.М. Васильев, С.А. Майоров, О.Ф. Петров, В.Е. Фортов // ЖЭТФ, вып.2 (2011).

S.A. Maiorov, T.S. Ramazanov, K.N. Dzhumagulova, A.N. Jumabekov and A.N. Dosbolaev// Phys. Plasmas 15, 093701 (2008).

T.S. Ramazanov, T.T. Daniyarov, S.A. Maiorov, S.K. Kodanova1, A.N. Dosbolaev and E.B. Zhankarashev// Contrib. Plasma Physics 50, 42 (2010).