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强耦合尘埃等离子体的研究

强耦合尘埃等离子体晶格是新发现的一类软凝聚态物质,与原子晶格相比,构成这类晶格的颗粒尺寸较大,易于观察,并且可通过调节一系列参数(如:数密度,温度,颗粒尺寸等)来控制它的行为,因此,引起了人们广泛的关注。对于这一新物质的研究将促使人们更好地理解相变、声子的传播、升华、退火和晶格缺陷等现象。此外,等离子体晶格中还存在其它多种复杂而有趣的运动形式和能量输运方式,如晶格的振动与波。由于波提供了理论与实验的联系纽带,因而对等离子体晶格中的波的研究具有极为重要的意义,一旦了解了波动现象,就可用它来测量等离子体晶格的各种参量。本文主要从理论上研究了二维、三维简单立方晶格中的线性波和非线性波,得到了线性波的色散关系及孤立波解。由于尘埃粒子在一定条件下形成晶格后,尘埃粒子间距大于其德拜屏蔽长度,因此,我们仅考虑了最近邻和次近邻粒子间的相互作用。在同种粒子组成的简单立方晶格中,讨论了几个特殊方向的线性波,在二维晶格中,每个方向存在两支波,即一支横  (本文共50页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
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射频鞘层中尘埃粒子的运动过程及尘埃晶格形成机理的研究

尘埃等离子体是由电子、离子以及一些带电的尘埃颗粒组成的复杂等离子体,它广泛地存在于星际空间以及地球上各种气体放电实验中。研究尘埃等离子体的产生以及它的物理特性不仅对等离子体技术在半导体芯片加工、磁约束核聚变、空间探测等领域的应用有着重要的参考价值,同时它能够揭示等离子体物理学以及其它相关领域中新的物理现象。因而,在最近二十多年里,这一研究领域极大地吸引了众多科学家的兴趣,并成为等离子体物理学乃至整个物理学领域一个研究热点。特别是在气体放电实验室中,尘埃粒子的存在会产生一些令人惊奇的发现,如尘埃晶格的形成、尘埃空洞的形成、外磁场作用下尘埃晶格的旋转、强耦合尘埃等离子体声波、激光束诱导尘埃等离子体中的马赫锥现象等。本文主要研究在实验室放电条件下射频等离子体鞘层的物理特性、尘埃颗粒在射频等离子体鞘层中的悬浮、充电和运动规律,并揭示尘埃颗粒在鞘层中的非线性振荡、尘埃晶格形成和旋转、马赫锥(波)等现象产生的内在物理机制。在第一章,简述了尘...  (本文共179页) 本文目录 | 阅读全文>>

南昌大学
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尘埃电荷扰动对强耦合尘埃声波模的影响

本文简单的介绍了经典的尘埃充电方程,在经典尘埃充电方程的基础上研究了低温下尘埃等离子体中电子衍射的量子修正尘埃充电方程。利用光的圆屏衍射类比出电子射向尘埃颗粒的衍射情况,得到了电子撞向尘埃颗粒时的穿透率。结合轨道运动限制理论和电子穿透率得到电子撞向尘埃颗粒的修正电流。结合电子撞向尘埃颗粒的修正电流和离子撞向尘埃颗粒的电流得到了尘埃颗粒带电量的修正方程。数值计算发现当电子德布罗意波长与尘埃颗粒直径相当时,尘埃颗粒的带电量有明显的减少。研究了关于强耦合尘埃等离子体的尘埃声波的线性色散关系和非线性传播的尘埃声孤波。考虑一个包含电子、离子、正电扰动尘埃颗粒的完全电离的三成份模型。假定了电子、离子数密度服从玻尔兹曼分布,而大质量的尘埃用经典流体方程描述。对系统方程线性化,得到了尘埃声波的线性色散关系,发现离子的集中参数对色散关系的影响很大。用约化摄动法对系统方程进行展开,得到了描述小振幅孤波的伯格斯方程。基于伯格斯方程研究了尘埃声孤波的基...  (本文共42页) 本文目录 | 阅读全文>>

南昌大学
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尘埃等离子体中非经典特性对尘埃模的影响

等离子体作为一种典型的电磁介质,其重要特点是蕴含着丰富的波动现象。等离子体中的波动性质及其非线性相互作用一直是等离子体物理的核心研究内容和应用技术基础。大量观测表明,等离子体环境中普遍存在着带电的尘埃颗粒,它广泛存在于宇宙空间、实验室和工业生产中。显然,尘埃等离子体中的带电尘埃颗粒所具有的特殊性质将显著影响系统中的波-波、波-粒非线性相互作用,因而将在许多方面表现出与经典等离子体不同的物理特性。本文围绕着尘埃等离子体中的尘埃声波模,从流体论角度出发,研究了尘埃等离子体中的非经典特性对尘埃声波模的影响。研究结果给出了非经典特性对尘埃声波模影响的物理图像和相关物理结论,这为解释精细观测和实验结果提供理论支持和指导。本文在绪论中介绍了尘埃等离子体物理的基本内容,包括尘埃等离子体的基本概念、研究方法、尘埃等离子体波动研究等。然后,本文主要研究了尘埃充电效应对尘埃声波的影响;尘埃强耦合效应对尘埃声波和尘埃声孤波的影响;尘埃极化力对尘埃声波...  (本文共50页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
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二维尘埃等离子体中马赫锥机理的研究

尘埃等离子体也叫做复杂等离子体,它是一种由亚微米到微米量级的尘埃颗粒沉浸在电离气体中组成的复杂系统。尘埃等离子体广泛的存在于星际空间和实验室各种气体放电实验中,人们可以直接用肉眼观察到尘埃颗粒的运动。近些年来,全世界范围内对尘埃等离子体的研究呈现出稳定的增长趋势。但是人们关注尘埃等离子体的目的却不尽相同。在磁约束核聚变和半导体芯片加工领域,人们研究尘埃等离子体的目的是要避免其在实验和加工过程中产生的负面效应。然而在星际空间中和实验室条件下,尘埃颗粒的存在却经常给人们带来新奇的物理现象,马赫锥就是其中比较有代表性的现象之一。本文旨在研究二维尘埃等离子体中的马赫锥现象。首先,我们在第二章中利用流体模型和准局域电荷近似(QLCA)模型模拟了运动的试探粒子与二维尘埃等离子体之间的相互作用过程,研究试探粒子运动在二维尘埃等离子体中产生的“Ⅴ”型马赫锥的特性,同时也研究了试探粒子在飞行过程中的损失能量,特别是研究了尘埃等离子体的强耦合效应、...  (本文共46页) 本文目录 | 阅读全文>>

《核聚变与等离子体物理》2016年04期
核聚变与等离子体物理

强耦合尘埃等离子体中正电扰动下的尘埃声激波

尘埃等离子体波的研究对宇宙环境中的几种不同的典型集体运动过程的理解有很大的帮助,近一二十年来尘埃等离子体波的研究特别热。宇宙中存在尘埃等离子体的环境有很多,例如地球中高空大气层、彗星尾巴、行星环、行星大气、星云、行星间太空等[1~4]。同时,关于尘埃等离子体的实验也有很多[5~8]。由于尘埃颗粒的影响,尘埃等离子体中会产生许多的波,例如尘埃离声波[9]、尘埃声波[10]、尘埃低频混杂波[11]、尘埃晶体波[12]等。这些文献大多是研究尘埃带负电的线性波。尘埃等离子体中也存在着一些非线性的集体运动过程,例如尘埃声孤波[13],尘埃离声孤波[14]等。同时也存在一些带正电的环境,例如彗星尾[1,15]、地球高空大气[16]、木星磁层[17]等,而且这些带正电的尘埃颗粒起着重要的作用。在尘埃等离子体中,尘埃颗粒的带电量取决于其充电机制,基本的尘埃充电机制有光电效应、热电子散射、二次电子发射、康普顿散射、电子附着、离子附着等。在1986...  (本文共7页) 阅读全文>>