Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2021, выпуск 7 » Статья стр. 1100
<<<>>>
Метастабильные состояния пылевой плазмы. Сравнение с экспериментом
DOI: 10.21883/JTF.2021.07.50951.338-20
Шавлов А.В.1,2, Джуманджи В.А.3, Яковенко А.А.1
1Институт криосферы Земли Тюменского научного центра СО РАН, Тюмень, Россия
2Тюменский индустриальный университет, Тюмень, Россия
3Тюменский государственный университет, Тюмень, Россия
Email: shavlov@ikz.ru
Поступила в редакцию: 8 декабря 2020 г.
В окончательной редакции: 27 января 2021 г.
Принята к печати: 1 февраля 2021 г.
Выставление онлайн: 21 марта 2021 г.
PDF версия
С помощью уравнения Пуассона-Больцмана численно определены электростатические потенциалы и вычислены свободные энергии заряженных частиц в равновесной двухтемпературной модели пылевой плазмы. Установлено, что свободные энергии пылевых частиц, ионов и одновременно всех заряженных частиц имеют локальные минимумы (метастабильные состояния) при определенных концентрациях, температуре и заряде частиц. Возможность существования метастабильного состояния частиц в реальной пылевой плазме подтверждена взятыми из литературы экспериментальными данными по пылевым кристаллам и капельным кластерам. Указана возможная связь метастабильных состояний с явлением коагуляции пылевых частиц, а также с образованием пылевых кристаллов. Ключевые слова: плазма, пылевой кристалл, капельный кластер, коагуляция, уравнение Пуассона-Больцмана, метод Рунге-Кутта, свободная энергия, метастабильное состояние.
  1. Y. Hayashi, K. Tachibana. Jpn. J. Appl. Phys., 33 (1), 4208 (1994)
  2. A. Garscadden. Pure Appl. Chem., 66, 1319 (1994). DOI: 10.1351/pac199466061319
  3. Y. Watanabe, M. Shiratani, H. Kawasaki, S. Singh, T. Fukuzawa, Y. Ueda, H. Ohkura. J. Vac. Sci. Technol. A., 14 (2), 540 (1996). DOI: 10.1116/1.580141
  4. H. Kawasaki, J. Kida, K. Sakamoto, T. Fukuzawa, M. Shiratani, Y. Watanabe. J. Appl. Phys., 83, 5665 (1998). DOI: 10.1063/1.367420
  5. T. Fukuzava, S. Kushima, Y. Matsuoka. J. Appl. Phys., 86, 3543 (1999). DOI: 10.1063/1.371256
  6. A. Bouchoule, L. Boufendi, J. Hermann, A. Plain, T. Hbid, G. Kroesen, W.W. Stoffels. Pure Appl. Chem., 68 (5), 1121 (1996). DOI: 10.1351/pac199668051121
  7. M. Shiratani, S. Maeda, K. Koga, Y. Watanbe. Jpn. J. Appl. Phys., 39 (1), 287 (2000)
  8. М.А. Олеванов, Ю.А. Манкелевич, Т.В. Рахимова. ЖТФ, 73 (10), 51 (2003). [M.A. Olevanov, Yu.A. Mankelevich, T.V. Rahimova. Tech. Phys.,  48 (10), 1270 (2003). DOI: 10.1134/1.1620120
  9. K.G. Emeleus, A. Breslin. Int. J. Electron., 29, 1 (1970)
  10. A. Bouchoule, L. Boufendi. Plasma Sources Sci. Technol., 3, 292 (1994)
  11. H. Thomas, G.E. Morfill, V. Demmel, J. Goree, B. Feuerbacher, D. Mohlmann. J. Phys. Rev. Lett., 73, 652 (1994). DOI: 10.1103/PhysRevLett.73.652
  12. J. H. Chu, I. Lin. Physica A, 205, 183 (1994). DOI: 10.1016/0378-4371(94)90498-7
  13. A. Melzer, T. Trottenberg, A. Piel. Phys. Lett. A, 191, 301 (1994). DOI: 10.1016/0375-9601(94)90144-9
  14. V.E. Fortov, A.F. Nefedov. Phys. Lett. A, 218, 89 (1996). DOI: 10.1016/0375-9601(96)00464-1
  15. В.Н. Цытович. УФН, 167 (1), 57 (1997). DOI: 10.3367/UFNr.0167.199701e.0057 [V.N. Tsytovich. Phys. Usp.,  40, 53 (1997).  DOI: 10.1070/PU1997v040n01ABEH000201]
  16. А.П. Нефедов, О.С. Ваулина, А.М. Липаев, В.И. Молотков,  В.М. Торчинский, В.Е. Фортов, А.В. Чернышев, А.И. Иванов, А.Ю. Калери, Ю.П. Семенов, С.В. Залетин. ЖЭТФ, 122 (4), 778 (2002). [A.P. Nefedov, O.S. Vaulina, O.F. Petrov, V.I. Molotkov, V.M. Torchinskii,  V.E. Fortov, A.V. Chernyshev, A.M. Lipaev, A.I. Ivanov,  A.Yu. Kaleri,  Yu.P. Semenov, S.V. Zaletin. JETP, 95 (4), 673 (2002). DOI: 10.1134/1.1520599]
  17. А.П. Нефедов, О.Ф. Петров, В.Е. Фортов. УФН, 167 (11), 1215 (1997). DOI: 10.3367/UFNr.0167.199711e.1215 [A.P. Nefedov , O.F. Petrov , V.E. Fortov. Phys. Usp.,  40, 1163 (1997). DOI: 10.1070/PU1997v040n11ABEH000308]
  18. А.А. Самарян, А.В. Чернышев, О.Ф. Петров, А.П. Нефедов,  В.Е. Фортов. ЖЭТФ, 119 (3), 524 (2001). [A.A. Samaryan, A.V. Chernyshev, O.F. Petrov, A.P. Nefedov, V.E. Fortov. JETP, 92 (3), 454 (2001). DOI: 10.1134/1.1364742]
  19. О.С. Ваулина, А.П. Нефедов, А.А. Самарян, О.Ф. Петров, А.В. Чернышев. ЖЭТФ, 117 (3), 537 (2000). [O.S. Vaulina, A.P. Nefedov, A.A. Samaryan, O.F. Petrov, A.V. Chernyshev. JEТP,  90, 470 (2000).  DOI: 10.1134/1.559127]
  20. О.С. Ваулина, А.А. Самарян, Б. Джеймс, О.Ф. Петров, В.Е. Фортов. ЖЭТФ, 123 (6), 1179 (2003). [O.S. Vaulina, A.A. Samarian, B. James, O.F. Petrov, V.E. Fortov. JETP, 96 (6), 1037 (2003). DOI: 10.1134/1.1591215]
  21. О.М. Белоцерковский, И.Е. 3ахаров, А.П. Нефедов, О.А. Синкевич, В.С. Филинов, В.Е. Фортов. ЖЭТФ, 115 (3), 819 (1999). [O.M. Belotserkovskii, I.E. Zaharov, A.P. Nefedov, O.A. Sinkevich, V.S. Filinov, V.E. Fortov. JEТP,  88, 449 (1999). DOI: 10.1134/1.558815]
  22. А.М. Липаев, В.И. Молотков, А.П. Нефедов, О.Ф. Петров, В.М. Торчинский, В.Е. Фортов, А.Г. Храпак, С.А. Храпак. ЖЭТФ, 112 (12), 2030 (1997). [A.M. Lipaev, V.I. Molotkov, A.P. Nefedov, O.F. Petrov, V.M. Torchinskii, V.E. Fortov, A.G. Hrapak, C.F. Hrapak. JEТP,  85, 1110 (1997).  DOI: 10.1134/1.558383]
  23. В.Е. Фортов, А.Л. Нефедов, О.Ф. Петров, А.А. Самарян, Я.К. Ходатаев, А.В. Чернышев. ЖЭТФ, 116 (11), 1601 (1999). [V.E. Fortov, A.P. Nefedov, O.F. Petrov, A.A. Samaryan, Ya.K. Hodataev, A.V. Chernyshov. JETP,  89 (5), 864 (1999). DOI: 10.1134/1.558926]
  24. В.Е. Фортов, В.С. Филинов, А.Л. Нефедов, О.Ф. Петров, А.А. Самарян, А.М. Лиnаев. ЖЭТФ, 111 (3), 889 (1997). [V.E. Fortov, V.S. Filinov, A.P. Nefedov, O.F. Petrov, A.A. Samaryan, A.M. Lipaev. JETP,  84 (3), 489 (1997). DOI: 10.1134/1.558167]
  25. В.Е. Фортов, О.С. Ваулина, О.Ф. Петров, В.И. Молотков, А.В. Чернышев, А.М. Липаев, Г. Морфилл, Х. Томас, Х. Ротермел, С. Храпак, Ю.П. Семенов, А.И. Иванов, С.К. Крикалев, Ю.П. Гидзенко. ЖЭТФ, 123 (4), 798 (2003). [V.E. Fortov, O.S. Vaulina, O.F. Petrov, V.I. Molotkov, A.V. Chernyshev, A.M. Lipaev, G. Morfill, H. Thomas, H. Rotermell, S.A. Khrapak, Yu.P. Semenov , A.I. Ivanov, S.K. Krikalev, Yu.P. Gidzenko. JETP, 96 (4), 704 (2003). DOI: 10.1134/1.1574544]
  26. В.Е. Фортов, А.П. Hефедов, О.С. Ваулuна, А.М. Липаев, В.И. Молотков, А.А. Самарян, В.П. Никитский, А.И. Иванов, С.Ф. Савин, А.В. Калмыков, А.Я. Соловьев, П.В. Виноградов. ЖЭТФ, 114 (12), 2004 (1998). [V.E. Fortov, A.P. Nefedov, O.S. Vaulina, A.M. Lipaev, V.I. Molotkov,  A.A. Samaryan, V.P. Nikitskii, A.I. Ivanov, S.F. Savin, A.V. Kalmykov,  A.Ya. Solov'ev, P.V. Vinogradov. JETP,   87, 1087 (1998). DOI: 10.1134/1.558598]
  27. О.Ф. Петров, М.М. Васильев, Йе Тун, К.Б. Стаценко, О.С. Ваулина, Е.В. Васильева, В.Е. Фортов. ЖЭТФ, 147 (2), 372 (2015). DOI: 10.7868/S0044451015020169 [O.F. Petrov, M.M. Vasiliev, Ye Tun, K.B. Statsenko, O.S. Vaulina, E.V. Vasilieva, V.E. Fortov. JETP, 120 (3), 327 (2015). DOI: 10.1134/S1063776115020181]
  28. В.С. Воробьев, О.Ф. Петров, В.Е. Фортов. ЖЭТФ, 131 (4), 750 (2007). [V.S. Vorob'ev, O.F. Petrov, V.E. Fortov. JETP, 104 (4), 661 (2007). DOI: 10.1134/S1063776107040176]
  29. А.В. Зобнин, А.Д. Усачев, О.Ф. Петров, В.Е. Фортов. ЖЭТФ, 122 (3), 500 (2002). [A.V. Zobnin, A.D. Usachev, O.F. Petrov, V.E. Fortov. JETP, 95 (3), 429 (2002). DOI: 10.1134/1.1513815]
  30. А.А. Федорец. Письма в ЖЭТФ, 79 (8), 457 (2004). [A.A. Fedorets. JETP Lett., 79 (8), 372 (2004)
  31. А.М. Игнатов. Физика плазмы, 22, 648 (1996)
  32. M. Nambu, S.V. Vladimirov, P.K. Shukla. Phys. Lett. A, 203, 40 (1995). DOI: 10.1016/0375-9601(95)00380-L
  33. A.V. Shavlov, A.V. Dzhumandzhi. Phys. Lett. A, 377, 3131 (2013). DOI: 10.1016/j.physleta.2013.09.040
  34. А.В. Шавлов, В.А. Джуманджи. ЖТФ, 86 (10), 7 (2016). [A.V. Shavlov, V.A. Dzhumandzhi. Tech. Phys., 16 (10), 1449 (2016). DOI: 10.1134/S1063784216100248]
  35. P. Debye, E. Hiickel. Physik Z., 24, 185 (1923)
  36. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Теоретическая физика. Статистическая физика (Физматлит, M., 2002), с. 282, т. 5, ч. 1, изд.5-е
  37. Н.Н. Калиткин, Д.П. Костомаров. Матем. моделирование, 17 (4), 40 (2005)
  38. Mathcad 11. User's Guide. Mathsoft Engineering \& Education. (Inc. Printed in the USA, 2002)
  39. A.V. Shavlov, V.A. Dzhumandzhi, S.N. Romanyuk. Phys. Lett. A, 376 (28-29), 2049 (2012). DOI: 10.1016/j.physleta.2012.05.012
  40. А.В. Шавлов, И.В. Соколов, В.А. Джуманджи. ДАН, 470 (1), 32 (2016). DOI: 10.7868/S086956521621012X [A.V. Shavlov, I.V. Sokolov, V.A. Dzhumandzhi. Dokl. Phys., 61 (9), 429 (2016). DOI: 10.1134/S1028335816070132]

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme