Зарядка микрочастиц плазмы потоками электронов и ионов с каппа-распределеннием в столкновительном режиме
DOI:
https://doi.org/10.26577/RCPh.2024v88i1a04Ключевые слова:
зарядка пылевых частиц, поток частиц, столкновительный режим, неравновесная плазмаАннотация
В работе исследована актуальная проблема зарядки пылевых частиц в неравновесной плазме с учетом каппа – распределения частиц. Получены уравнения для описания зарядки пылевых частиц на основе каппа распределения с учетом столкновений частиц плазмы, приводящей к перезарядке ионов. Рассматривается переход из тонкой бесстолкновительной области li(e) << a вокруг пылинки к более широкой области li(e) >> a с предположением, что li(e) << lD и a << lD, где li(e) – длина свободного пробега иона (электрона), a – радиус пылинок, lD – длина экранировки. Предполагается также, что вблизи пылинки не происходит ионизация и рекомбинация. Построенная с учетом данных предположений аналитическая модель используется для исследования зарядки пылевых частиц неравновесной пылевой плазмы. Выражения для потоков ионов и электронов на поверхность пылевых частиц выводятся на основе каппа распределения и сравнены с результатами других авторов, полученных на основе Максвелловского распределения. На основе баланса потоков электронов и ионов получен заряд пылевых частиц. Поведение плотности ионов и электронов в окрестности пылинок кратко анализируется.
Библиографические ссылки
M.A. Hellberg, R.L. Mace, T.K. Baluku, I. Kourakis, N.S. Saini, Physics of Plasmas, 16, 094701 (2009).
G. Livadiotis, Journal of Geophysical Research: Space Physics, 120, 1607 (2015).
R. J. Dumont, C. K. Phillips, D. N. Smithe, Physics of Plasmas, 12 (2005).
R. Zhou, L. Hu, S. Lin, E. Li, G. Zhong, & H. Lu, Physics Letters A, 376, 1360 (2012).
A. M. Mirza, W. Masood, J. Iqbal, & N. Batool, Physics of Plasmas, 22 (2015).
R.U. Masheyeva, K.N. Dzhumagulova, M. Myrzaly, Plasma Physics Reports, 408, 1203 (2022).
V.E Fortov., A.V. Ivlev., S.A. Khrapak, A.G. Khrapak, & G.E., Physics Reports, 421,1 (2005).
Chung P.M., Talbot L., Touryan K.J, Electric probes in stationary and flowing plasmas: theory and application (N.Y., Springer, 1975), 150 p.
J.E. Allen, Physica Scripta, 45, 497 (1992).
G.E. Morfill, H. Thomas, V.N. Tsytovich, Plasma Physics Report, 29, 1 (2003).
C.M. Nairn, B.M. Annaratone., J.E. Allen, Plasma Sources Sci. Technol., 7, 478 (1998).
R.V. Kennedy, J.E. Allen, J. Plasma Physics, 67, 243 (2002).
A.V. Zobnin, A.P. Nefedov, V.A. Sinelshchikov, & V.E. Fortov, J. Exp. Theor. Phys., 91, 483 (2000).
M. Lampe, V. Gavrishchaka, G. Ganguli, & G. Joyce, Phys. Rev. Lett., 86, 5278 (2001).
S. Ratynskaia, S. Khrapak, A. Zobnin, M.H. Thoma, M. Kretschmer, A. Usachev, V. Yaroshenko, R.A. Quinn, G.E. Morfill, O. Petrov & V. Fortov, Phys. Rev. Lett., 93, 085001 (2004).
U.D. Angelis, Phys. Plasmas, 13, 012514 (2006).
V.E. Fortov, A.P. Nefedov, V.I. Vladimirov, L.V. Deputatova, A.P. Budnik, A.V. Khudyakov & V.A. Rykov, Phys. Lett. A, 284, 118 (2001).
V.A Rykov, A.V. Khudyakov, V.S. Filinov, V.I. Vladimirov, L.V. Deputatova, D.V. Krutov, A.P. Nefedov, & V.E. Fortov, Plasma Phys. Rep., 28, 524 (2002).
A.F.Pal’, A.N. Starostin & A.V. Filippov, Plasma Phys. Rep., 27, 143 (2001).
L.G. Dyachkov, A.G. Khrapak, S.A. Khrapak, G.E. Morfill, Physics of Plasmas, 14,042102 (2007).
C. H. Su & S. H. Lam, Phys. Fluids., 6, 1479 (1963).
