Støvet plasma
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 6. juli 2020; checks kræver 2 redigeringer .Støvet plasma (kompleks plasma) er en ioniseret gas indeholdende støvpartikler (partikler af mikron og submikron størrelser af fast stof ), som enten spontant dannes i plasmaet som følge af forskellige processer, eller som indføres i plasmaet udefra. Støvet plasma blev først eksperimentelt opnået i 20'erne af det XX århundrede , formentlig af Irving Langmuir [1] .
Partikelstørrelserne i den er relativt store - fra fraktioner til hundredvis af mikron (rekorden er 200 mikron). Beregninger af ligevægtsegenskaberne for støvet plasma viser, at dets partikler kan stille sig op i rummet på en bestemt måde og danne en såkaldt plasmakrystal. Plasmakrystallen kan smelte og fordampe. Hvis de støvede plasmapartikler er store nok, så kan krystallen ses med det blotte øje.
Når det støvede plasma afkøles, dannes et bundfald.
Støvet plasma findes ofte i rummet (tåger, planetringe, komethaler samt kunstige jordsatellitter ) .
Historie
Følgende stadier i udviklingen af ideer om støvet plasma kan noteres i kronologisk rækkefølge:
- 1920'erne - I. Langmuir observerer først støvet plasma under laboratorieforhold;
- 1959 - ordnede kvasi-krystallinske strukturer af ladede mikropartikler realiseres eksperimentelt i en modificeret Paul-fælde;
- 1986 - muligheden for krystallisering af støvundersystemet i et ikke-ligevægtsgasudledningsplasma blev forudsagt af Ikezi;
- slutningen af 1980'erne - studiet af støvopladning, udbredelse af elektromagnetiske bølger , deres dæmpning og ustabilitet i forhold til støvet plasma i rummet;
- begyndelsen af 1990'erne - undersøgelse af støvet plasma for at reducere eller forhindre de negative virkninger af støvpartikler dannet i plasmasprøjte- og ætsningsinstallationer ;
- 1994 - en gruppe fra Institut for Ekstraterrestrisk Fysik. M. Planck (Garching, Tyskland) var den første til at opnå en plasma-støvkrystal under laboratorieforhold, som de observerede i en højfrekvent kapacitiv udladning;
- 1996 - en gruppe fra Instituttet for Høje Temperaturer (Moskva, Rusland) opnåede en støvet plasmakrystal i en jævnstrømsglødeudladning ;
- 1998 - en gruppe fra Instituttet for Høje Temperaturer udførte de første eksperimenter med støvet plasma under mikrotyngdekraftsforhold, udført om bord på Mir-kredsløbskomplekset;
- 2001 - en gruppe fra Instituttet for Høje Temperaturer og en gruppe fra Instituttet for Udenjordisk Fysik. M. Planck lancerede i fællesskab Plasma Crystal rumlaboratoriet på den internationale rumstation [2] [3] [4] .
Mekanisme af støvet plasma
Støvdannelser blev observeret i forskellige typer plasma: gasudladningsplasma, termisk plasma, nuklear-exciteret plasma. I alle tilfælde er hovedårsagen til dannelsen af støvstrukturer den elektriske ladning . Støvpartikler oplades i et plasma af forskellige årsager, afhængigt af typen af plasma. I et gasudladningsplasma er støvpartikler som regel negativt ladede på grund af det faktum, at elektroner er meget mere mobile end ioner, og deres flux pr. partikel er meget større. Deres ladning kan også være positiv på grund af ultraviolet bestråling af partiklerne og som følge heraf fotoelektronemission fra partiklens overflade. I et termisk plasma kan ladningen af partikler både være positiv på grund af termionisk emission fra partiklernes overflade og negativ på grund af strømmen af elektroner til støvpartikler. I et nuklear-exciteret plasma kan elektronstrømmen også lade partiklen negativt, men den sekundære elektronemission kan ændre ladningens fortegn til det modsatte [5] .
Ladede partikler, der vekselvirker med hinanden og med elektriske felter i plasmaet, hænger under visse forhold i et bestemt område og danner tredimensionelle støvstrukturer svarende til gitterstrukturen af krystallinske materialer og er karakteriseret ved en gitterkonstant, som i kontrast til parameteren for almindelige krystaller, er en brøkdel af en millimeter, som giver dig mulighed for at se dem med det blotte øje.
Noter
- ↑ Robert L. Merlino. Eksperimentelle undersøgelser af støvede plasmaer (engelsk) (PDF). Institut for Fysik og Astronomi, University of Iowa (17. juni 2005). — Historisk gennemgang af forskning i støvet plasma. Dato for adgang: 18. juli 2009. Arkiveret fra originalen 2. april 2012.
- ↑ V. E. Fortov , A. G. Khrapak, S. A. Khrapak, V. I. Molotkov, O. F. Petrov. Dusty Plasma // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Det Russiske Videnskabsakademi , 2004. - T. 174 . - S. 495-544 .
- ↑ Tsytovich V.N. Plasma-støvkrystaller, dråber og skyer // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Det Russiske Videnskabsakademi , 1997. - T. 167 . - S. 57-99 .
- ↑ Støvet plasma // Encyclopedia of low-temperatur plasma . - M . : Janus-K, 2006. - T. 1.
- ↑ V. E. Fortov . Plasma-støv krystaller og væsker på jorden og i rummet // Bulletin of the Russian Academy of Sciences . - 2005. - T. 75 , nr. 11 . - S. 1012-1027 .
Litteratur
- B. A. Klumov. Om kriterierne for smeltning af et komplekst plasma // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Det russiske videnskabsakademi , 2010. - T. 180 . - S. 1095-1108 .
Links
- Dusty Plasma - et interview med Dr. Ph. - m. n. Gennady Sukhinin, stedfortrædende leder af Laboratoriet for sjældne gasser ved Institut for Termisk Fysik i den sibiriske gren af Det Russiske Videnskabsakademi . 27. april 2009.
 Ordbøger og encyklopædier |
|---|