尘埃等离子体中尘埃空洞形成的非线性理论

尘埃等离子体广泛存在于空间等离子体、实验等离子体和高温核聚变等离子体中。在实验和应用中，人们发现了尘埃空洞。为了弄清尘埃等离子体中尘埃空洞形成的机理，人们用各种方法对其进行了研究，给出了各种不同的解释。1999年，Samsonv和Goree首次在实验中对尘埃等离子体的电离不稳定性进行了实验研究。研究表明，尘埃等离子体中电离不稳定性分线性阶段和非线性阶段。在线性阶段，所有的谐波都被激发起来，不稳定性为细丝核；在非线性阶段，所有的谐波又都降回到零，不稳定性为“大空洞模”。他们在实验中观察到了尘埃空洞的形成和演化，并用各种实验手段对其进行了研究。2001年，王晓钢等人对尘埃等离子体中的电离不稳定性和共振声波进行了详细的理论分析，给出了色散关系，建立了尘埃等离子体电离不稳定性线性阶段的理论。2003年，Avinash等人在一维直角坐标系下首次建立了尘埃等离子体中尘埃空洞形成的非线性理论。他们的研究表明，尘埃空洞形成和演化过程中，尘埃颗粒

(本文共60页)

阅读全文

权威出处： 大连理工大学 硕士论文 2007年

复杂等离子体中尘埃空洞形成机理的数值研究

复杂等离子体的研究是近年来等离子体研究的热点之一。在大量的实验室实验和微重力实验中，均观察到在复杂等离子体中尘埃空洞的形成。特别是在微电子加工中，发现了尘埃空洞的自发形成。为了保证微电子加工的有效进行，需要对复杂等离子体中尘埃空洞形成的机理进行深入细致地研究。1990年，Johnson等人首次在实验中观察到传统等离子体中的电离不稳定性。1999年，Samsonov和Goree对复杂等离子体的电离不稳定性进行了实验研究。他们采用了各种实验手段，详尽地研究了复杂等离子体中电离不稳定性的产生和演化。他们的研究表明，复杂等离子体中的电离不稳定性分两个阶段——线性阶段和非线性阶段。在线性阶段中，所有的谐波都可能被激发起来，复杂等离子体的电离不稳定性为细丝模；在非线性阶段中，被激发起来的所有谐波都降到零频，复杂等离子体的电离不稳定性为“大空洞模”。他们在实验中观察到复杂等离子体中尘埃空洞的形成。2001年，王晓钢等人对复杂等离子体中电离不稳...

(本文共97页)

本文目录|

阅读全文

权威出处： 大连理工大学 博士论文 2007年

尘埃等离子体中有两种尘埃粒子时的空洞形成

带电的尘埃粒子广泛存在于宇宙空间、实验室的等离子体装置中和材料等离子体加工等环境中。近年来,人们认识到尘埃粒子是影响半导体集成电路加工质量的关键问题,尘埃与等离子体的相互作用形成的尘埃等离子体已经成为等离子体物理学的重要分支之一。尘埃等离子体空洞是尘埃等离子体中具有厘米尺寸的无尘埃区域,和周围等离子体有陡峭的边界。在大量的实验室实验和工业材料的微电子加工中,都观察到尘埃空洞的自发形成。为了降低尘埃粒子对工业材料的污染,保证微电子加工的有效进行,必须对等离子体中尘埃空洞形成机理进行研究,尤其是与实际更为接近的包含有多种尺寸尘埃粒子的情况。本文以等离子体中含有两种不同尺寸尘埃粒子作为系统包含多种尘埃粒子的代表,在一维柱坐标系下对整个系统不稳定性的非线性演化阶段进行了数值模拟研究。研究表明,小尘埃粒子先形成尘埃空洞,形成过程与只有一种尺寸尘埃粒子的情形相同。当小尘埃的空洞达到饱和时,整个系统接近达到稳态,而大尘埃粒子继续向外运动,最终...

(本文共55页)

本文目录|

阅读全文

权威出处： 大连理工大学 硕士论文 2008年

电负性尘埃等离子体中尘埃颗粒的振荡、晶格波和稳态尘埃空洞

尘埃等离子体又称“复杂等离子体”,通常等离子体是由电子、离子和中性粒子组成,而尘埃等离子体除了上述的气体成分之外,还包含固体微粒。尘埃等离子体广泛存在于星际空间、行星环、慧尾、电离层以及地球上各种气体放电实验中,它具有许多新的特点,系统开放性、充电的变化、自组织及形成有序结构等,尘埃等离子体已经成为非常吸引人的研究领域。当等离子体中产生或投入大量尘埃颗粒时,由于电子的迁移速率远大于离子,到达尘埃表面的电子电流远大于离子电流,使得尘埃颗粒表面带有负电荷,等离子体中电子成分迅速减小,负离子的作用会凸现出来。负离子会影响尘埃颗粒的充电,从而影响尘埃颗粒表面的电势,而尘埃颗粒带电是尘埃等离子体与其它多离子成分等离子体的重要区别,因此研究负离子对尘埃等离子体的影响对于深入理解尘埃等离子体的性质有重要作用。尘埃等离子体中含有负离子称为电负性尘埃等离子体。本论文主要研究电负性尘埃等离子体中负离子含量对尘埃颗粒的振荡、尘埃晶格波和稳态尘埃空洞的...

(本文共120页)

本文目录|

阅读全文

权威出处： 中国科学技术大学 博士论文 2008年

幂律分布非平衡尘埃等离子体中的充电过程及尘埃声波

尘埃等离子体由普通的电子-离子等离子体和沉浸其中的带电尘埃颗粒组成，它广泛存在于宇宙空间和实验室中。理论分析和空间观测的结果表明，尘埃等离子体中常存在一种服从幂律分布而非麦克斯韦分布的超热粒子；不同的尘埃等离子体团相互并不独立，而是经常在相对运动中交会并相互穿越。基于上述事实，本论文一方面在非广延统计框架下，推广了尘埃等离子体的理论研究成果，另一方面建立了相互穿越的尘埃等离子体模型，并初步探讨了其中的线性尘埃声波及其稳定性。本论文在非广延统计框架下研究了尘埃等离子体中尘埃颗粒的基本充电过程，包括电子离子附着以及电子致二次电子辐射。研究中假设电子、离子均服从非广延幂律分布，且各自有着不同的非广延参数，在此基础上得到了由电子、离子非广延参数修正的尘埃充电电流，包括电子流、离子流和二次电子流。考虑不同的尘埃充电过程，文中通过理论推导和数值计算，分析了电子和离子的非广延性质对尘埃表面电性和电量的影响。本论文在非广延统计框架下研究了尘埃等...

(本文共114页)

本文目录|

阅读全文

权威出处： 天津大学 博士论文 2012年