Физики ПетрГУ изучают пылевую плазму



10 января 2018 года
Александр Александрович Пикалев, инженер кафедры информационно-измерительных систем и физической электроники, работает над проектом по заказу Российского фонда фундаментальных исследований «Формирование плазменно-пылевых структур в тлеющем разряде».

Александр Пикалев рассказал, кто стоял у истоков проекта в Петрозаводском государственном университете и что он ожидает получить, изучая пылевую плазму.

- Мой проект посвящён физике пылевой плазмы, т.е. плазмы, содержащей частицы микро- и наноразмеров. Это частицы, имеющие диаметр от нескольких нанометров до нескольких микрон. Пылевая плазма интересна не только тем, что распространена в природе, например, серебристые облака, кольца планет, пыль над поверхностью Луны, а также плазменных установках, например, при производстве микроэлектроники, но и тем, что в ней проявляются такие необычные явления, как формирование упорядоченных плазменно-пылевых структур. Частицы в таких структурах ведут себя подобно атомам в узлах кристаллической решётки, но при этом плавление, кристаллизацию, изменение типа решётки и другие фазовые переходы можно наблюдать, отслеживая движение отдельных частиц.

Наиболее активно пылевая плазма исследуется в высокочастотном разряде, в тлеющем разряде чуть меньше, есть работы, посвящённые пылевым структурам в термической плазме, ядерно возбуждённой плазме, трансформаторном разряде и других условиях. Тлеющий разряд отличается от высокочастотного геометрией трубки и сильной радиальной неоднородностью плазмы.

 
 

- Кто  еще этим занимается?

- Пылевой плазмой занимаются множество научных групп по всему миру. Например, влиянием пылевых структур на плазму тлеющего разряда помимо нас занимается группа из ОИВТ РАН, а также теоретики из Новосибирска. Движением частиц в пылевой структуре в тлеющем разряде как на Земле, так и на МКС занимается совместная группа ОИВТ РАН и Института Внеземной Физики общества Макса Планка. В Санкт-Петербургском университете исследуют поведение таких структур в магнитном поле. Однако большинство работ в мире посвящено высокочастотному разряду, что оставляет нам недоисследованные вопросы.

- В чем новизна вашей  работы?

- Наша работа, прежде всего, экспериментальная. Я получил спектроскопические данные по влиянию пылевых структур на плазму. Удалось найти условия, при которых интенсивность спектральных линий при появлении пылевой структуры меняется в разы. Эти результаты важны для проверки теоретических представлений. Даже те данные экспериментов, которые повторяют результаты других групп, важны для проверки воспроизводимости. Сейчас занимаемся построением теоретической модели. Часть результатов, которые ранее были только численными, удалось получить в аналитическом виде.

- Пылевые структуры в тлеющем разряде давно и активно исследуются в нашем НОЦ "Плазма". Кто сейчас еще работает над этим?

- Исследования в Петрозаводском государственном университете начались с 90-х годов прошлого века, под руководством Анатолия Диамидовича Хахаева. За это время исследовалась зависимость размера структуры и характера движения частиц от разрядных условий, влияние пылевых структур на спектр излучения и контур спектральных линий, пылевые структуры в сферическом разряде.

Под руководством Валерия Ивановича Сысуна проведено моделирование зарядки пылевых частиц и установления межчастичного расстояния. Сейчас над тематикой продолжают работать В.И.Сысун,  А.И.Щербина, В.И.Кобылин, А.И.Голованов,  А.В.Семёнов, а  также С.И.Мольков,  В.Н.Савин.

 
 

- Что дадут результаты  исследований?

- В результате исследований мы больше узнаем о том, как пылевые структуры меняют условия в разряде. Электроны и ионы непрерывно гибнут на поверхности пылевых частиц. Отрицательный заряд пылевых частиц приводит к тому, что электронов становится меньше по сравнению с ионами. Эти два фактора приводят к росту напряжённости электрического поля и электронной температуры для сохранения электрического тока.

Последние новости

Поделиться: