PowerPoint Presentation · Title: PowerPoint Presentation Author: �� C @ A C ; B 0 =...
Transcript of PowerPoint Presentation · Title: PowerPoint Presentation Author: �� C @ A C ; B 0 =...
О динамике пылевых частиц вблизи электрического
зонда в плазме тлеющего разряда .
INSTITUTE
OF EXPERIMENTAL
AND THEORETICAL
PHYSICS
AL FARABI
KAZAKH NATIONAL
UNIVERSITY
Усенов Е.А. , Досболаев М.К, Бастыкова Н.Х.,
Коданова С.К., Рамазанов Т.С,Джумагулова К.Н.
НИИЭТФ, Казахский Национальный Университет имени аль-Фараби,
Алматы, Казахстан
Цель работы :
• Исследование процессов, происходящих при взаимодействии
пылевых частиц с зондом
• Экспериментальное определение траекторий частиц при разных
значениях давления в разрядной трубке
• Разработка теоретической модели движения пылевой частицы в
возмущенной области вблизи зонда с учетом силы ионного
увлечения и силы торможения нейтралами
• Сравнение численных расчетов с экспериментальными
результатами
• Разработка метода определения заряда пылевой частицы
Экспериментальная установка
Фотоизображение пылевых частиц,
левитирующих над слоем
объемного заряда
Частицы, рассеянные от слоя
объемного заряда
Наблюдаемые процессы при взаимодействии
пылевых частиц с зондом
Видеоизображения траекторий пылевых частиц
Характерные траектории пылевых частиц
Давление в разрядной трубке
P = 0.1- 0.2 torr
Давление в разрядной трубке
P = 0.3 torr
Уравнения движения пылевых частиц вокруг зонда
222 2 2 20
/ 22 3
2( )( ) ( 2 ln )
d dd d n n i i i s c
K pd r dU rM eZ r R m n u n mu b b
dt dr r
1/ 20
2
2( )
d
Kd p
dt r M
где, U(r) – потенциал поля зонда в точке r,
- начальная кинетическая энергия пылевой частицы, Md – ее масса,
- прицельный параметр.
0K
p
[1] T.S. Ramazanov, S.K. Kodanova, O.F. Petrov, S.N. Antipov,
K.N. Dzhumagulova, M.K. Dosbolayev, A.N. JumabekovJ. Phys. A: Math. Theor.,
42,214026(2009)
Силы, действующие на пылевую частицу в плазме
)ln2( 2
2/
2 bbumnFFFcsiiiscolli
1/ 2
2
2(1 )i s
c d
i s
qb R
m
/ 2 2
04
d
i s
eQb
m
2 2
/ 2
2 2
/ 2
D
c
b
b b
1/ 2
28 B is i
i
k Tu
m
“ Сила торможения нейтралами ”
22
dunmRF nndnd
“Сила ионного увлечения ”
Rd – радиус пылевой частицы
mi – масса ионов
s – поверхностный потенциал частицы
ui – дрейфовая скорость ионов
Qd – заряд пылевой частицы
-
Распределение потенциала
вблизи цилиндрического зонда
0 5 10 15 20 25
0
2
4
6
8
10
(r-Rp)/r
d
0 5 10 15 20 25
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
n/n
0
(r-Rp)/rd
ni
ne
Распределение концентрации
электронов и ионов вблизи
цилиндрического зонда
Сравнение результатов численного моделирования с экспериментальными
данными
1) без учета силы ионного увлечения и силы торможения нейтралами2) с учетом силы ионного увлечения и силы торможения нейтралами
Метод определения заряда пылевой частицы на основе
эспериментальных траекторий движения
[2] T.S. Ramazanov, K.N. Dzhumagulova, S.K.Kodanova, et al., EPL, 96, 45004 (2011)
0 5 10 15 20 25
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
4000
Zd
(r-Rp)/rd
Зависимость заряда частицы от расстояния по отношению к зонду
Выводы:
• Изучена динамика пылевых частиц вокруг зонда. Было выполнено
определение траекторий отдельных частиц и визуальное наблюдение за слоем
объемного заряда.
•Результаты показали, что с увеличением давления в разрядной трубке влияние
зонда на траектории пылевых частиц увеличивается, наблюдаются большие
углы отклонения пылевых частиц от начальных траекторий и вращение
пылевых частиц вокруг зонда с последующим прилипанием на зонд
•Численные расчеты показали, что с ростом давления сила ионного увлечения
влияет сильнее силы торможения нейтралами и увеличивает притяжение
пылевых частиц к зонду. Численные и экспериментальные данные хорошо
согласуются друг с другом.
•На основе траекторий пылевых частиц вокруг зонда был разработан новый
метод определения заряда пылевой частицы.
Спасибо за внимание !!!