Влияние силы атомного увлечения на диффузию пылевых частиц в криогенной плазме
DOI:
https://doi.org/10.26577/rcph-2019-i2-10Ключевые слова:
пылевая плазма, криогенная плазма, сила атомного увлечения, среднеквадратичное смещениеАннотация
В криогенных условиях сила атомного увлечения (термофоретическая сила) сильнее чем при комнатной температуре. Ранее была рассчитана разница температур между поверхностью пылевых частиц и окружающим газом. Эта разница была причиной проявления так называемой силы атомного увлечения между пылевыми частицами. В данной работе представлены результаты исследования, полученные с помощью моделирования методом молекулярной динамики - влияния силы атомного увлечения на среднеквадратичное смещение заряженных пылевых частиц в двумерном слое. Среднеквадратичное смещение характеризует диффузию частиц. С помощью изменения параметров, описывающих силу атомного увлечения, были определены случаи, когда данная сила приводит к значительным изменениям свойств криогенной комплексной плазмы. Также, приведены данные по компьютерному моделированию. Среднеквадратичное смещение рассчитывалось для разных значений параметра связи. Приведены соотношения кривых среднеквадратичного смещения с учетом и без силы атомного увлечения. Было обнаружено, что сила атомного увлечения может существенно влиять на диффузию пылевых частиц, если характерный радиус взаимодействия силы атомного увлечения превышает среднее расстояние между пылевыми частицами. Последний случай соответствует низким давлениям, Р<1Па, и криогенным температурам менее 10К. Длина свободного пробега нейтралов определяет диапазон действия (радиус) силы атомного увлечения. Радиус действия силы атомного увлечения в зависмости от значения давленияможет быть, как больше, так и меньше, чем среднее расстояние между частицами. Для оценки влияниясилы атомного увлечения, был выбран потенциалвзаимодействия между пылевыми частицами. Были рассмотрены два случая с разными значениями радуиса обрезания.Показано что, сила атомного увлечения приводит к более сильному отталкиванию между пылевыми частицами при больших значениях радуиса обрезания. Обнаружено что, сила атомного увлечения с увеличением значения радуиса обрезания приводит к значительному отклонению кривых от данных полученных пренебрежением этой силы. С увеличением параметра связи отклонение становится более существенной из-за силы атомного увлечения.
Библиографические ссылки
2 H. Kaehlert, A. Melzer, M. Puttscher, T. Ott, M. Bonitz, Europ. Phys. J. D., 72:83 (2018).
3 T. Ott, H. Thomsen, J. W. Abraham, T. Dornheim, M. Bonitz, Europ. Phys. J. D., 72: 84 (2018).
4 V. Fortov, Plasma Phys. Control. Fusion, 47, B537 (2005).
5 T.S. Ramazanov, EPL, 116, 45001 (2016).
6 L. Dyechkov, Contrib. Plasma Phys., https://doi.prg/10.1002/ctpp.201700103 (2018).
7 S. N. Antipov, E. I. Asinovskii, V. E. Fortov, A. V. Kirillin, V. V.Markovets, O. F. Petrov, V. I. Platonov, Phys. Plasmas, 14, 090701 (2007).
8 S. N. Antipov, E. I. Asinovskii, A. V. Kirillin, S. A. Maiorov, V. V.Markovets, O. F. Petrov, V. E. Fortov, JETP, 106, 830 (2008).
9 J. Kubota, Ch. Kojima, W. Sekine, O. Ishihara, J. Plasma Fusion Res. Ser., 8, 0286 (2009).
10 M. Rosenberg and G. J. Kalman, Europhys.Lett., 75, 894 (2006).
11 O. Ishihara, AIP Conf. Ser., 1041, 139 (2008).
12 D. N. Polyakov, L. M. Vasilyak, and V. V. Shumova, Surf. Eng. Appl. Electrochem., 51, 143 (2015).
13 T.S. Ramazanov, Z. Moldabekov, M. Muratov, Phys. Plasmas, 24, 050701 (2017).
14 V.N. Tsytovich, Ya. K. Khodataev, G.E. Morfill, R. Bingham, and J.Winter, Comments Plasma Phys. Controlled Fusion, 18, 281 (1998).
15 S.A. Khrapak, and G.E. Morfill, Phys. Plasmas, 13, 104506 (2006).
16 T.S. Ramazanov, A. Zh. Gabdulin, Zh.A. Moldabekov, Contrib. Plasma. Phys., 56, 391 (2016).
17 T.S. Ramazanov, A. Zh. Gabdulin, Zh.A. Moldabekov, IEEE Trans. PlasmaSci., 43, 4187 (2015).
18 T.S. Ramazanov, A. Zh. Gabdulin, Zh.A. Moldabekov, Contrib. Plasma. Phys., 57, 458 (2017).
19 E. Thomas, B. Lynch, U. Konopka, R. L. Merlino, and M. Rosenberg, Phys. Plasmas, 22, 030701 (2015).
20 S. Sundar, Phys. Rev. E, 98, 023206 (2018).
