Зарядка микрочастиц плазмы потоками электронов и ионов с каппа-распределеннием в столкновительном режиме

Аннотация

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 l_i(e) << a вокруг пылинки к более широкой области l_i(e) >> a с предположением, что l_i(e) << l_D и a << l_D, где l_i(e) – длина свободного пробега иона (электрона), a – радиус пылинок, l_D – 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.