等離子體作為物質(zhì)存在的第四態(tài),卻幾乎涵蓋了宇宙物質(zhì)的全部,其豐富的物理現(xiàn)象受到了學(xué)者們的廣泛關(guān)注。塵埃等離子體為等離子體物理學(xué)的一個(gè)重要分支,最近二十年發(fā)展迅速。由于塵埃等離子體中的塵埃粒子是帶電荷的,使得塵埃等離子體的集體行為與電子-離子等離子體有著很大的區(qū)別。當(dāng)塵埃粒子之間的靜電能超過(guò)其動(dòng)能時(shí),塵埃粒子就會(huì)自發(fā)形成塵埃晶格。塵埃晶格屬于強(qiáng)耦合系統(tǒng),其相互作用更強(qiáng)烈和復(fù)雜,因此會(huì)存在許多不穩(wěn)定性。塵埃晶格波就是其中的線性不穩(wěn)定性,而塵埃晶格孤波為非線性不穩(wěn)定性。之前對(duì)于塵埃晶格波的研究往往都是假設(shè)塵埃粒子所帶的電荷都相同且均勻的粒子間間距,但實(shí)際上,塵埃粒子所帶電荷會(huì)受到周圍等離子體參數(shù)和外界環(huán)境的影響,因而實(shí)驗(yàn)室中可能具有非均勻的電荷分布。假設(shè)相鄰塵埃粒子攜帶電荷成某種關(guān)系——電荷梯度。本文采用一維塵埃晶格鏈模型,研究了電荷梯度效應(yīng)對(duì)于橫向塵埃晶格波和塵埃晶格孤波的影響。第二章,基于一維塵埃晶格鏈模型,采用經(jīng)典固體物理的方法,推導(dǎo)出了具有電荷梯度效應(yīng)的一維塵埃鏈中橫向塵埃晶格波的色散關(guān)系。結(jié)果表明電荷梯度效應(yīng)會(huì)電荷梯度起到了外部約束勢(shì)的作用,使橫向塵埃晶格波在沒(méi)有外部約束勢(shì)的情況下... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

等離子體存在的參量空間

第1章緒論4也被稱為復(fù)雜等離子體[7-9]。塵埃顆粒一般為固體微粒，成分多種多樣，如冰、硅粒、石墨烯、磁鐵礦等，尺寸可從910m到310m，質(zhì)量可從1810kg到510kg，形狀并不固定[10]。由于電子和離子對(duì)塵埃粒子的撞擊以及周圍等離子體環(huán)境的影響，塵埃顆粒往往會(huì)帶電荷(通常情況下帶負(fù)電)，并且所帶電荷會(huì)隨著等離子體參數(shù)的變化而變化。圖1.2為塵埃等離子體示意圖。塵埃等離子體廣泛存在于宇宙空間中，如星際云、行星環(huán)、彗星尾、電離層中存在大量的塵埃顆粒[11-14]。除了宇宙空間，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中也有塵埃等離子體的存在，如可控聚變裝置、等離子體刻蝕芯片的過(guò)程中[15-17]。圖1.2塵埃等離子體示意圖由于塵埃粒子廣泛存在于星際空間中，因此最早涉及到塵埃等離子體的是空間物理。如空間體系的熱力學(xué)、電磁演變以及空間的電離層通訊的電磁信號(hào)傳輸均會(huì)受塵埃粒子的影響。早期的研究集中在兩個(gè)方面：一個(gè)方面是太陽(yáng)系的演化上，認(rèn)為形成太陽(yáng)系中的早期星云是塵埃等離子體；另一方面是關(guān)于塵埃粒子的充放電研究。推動(dòng)塵埃等離子體物理迅速發(fā)展的是發(fā)生于上世紀(jì)八十年代的兩個(gè)大事件[10]。其一是1981年“旅行者2號(hào)”發(fā)現(xiàn)了繞著土星B環(huán)外部旋轉(zhuǎn)的奇特輪輻結(jié)構(gòu)[12,13]，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)是成團(tuán)的塵埃顆粒構(gòu)成了這些輪輻結(jié)構(gòu)，且這

第1章緒論10圖1.3塵埃晶格實(shí)驗(yàn)裝置及觀察到的塵埃晶格示意圖[37]塵埃等離子體晶格具有很多優(yōu)點(diǎn)，如塵埃晶體制作簡(jiǎn)單，觀測(cè)方便，參數(shù)控制容易，平衡弛豫時(shí)間和對(duì)外界擾動(dòng)的響應(yīng)時(shí)間快等，使其成為研究高度非理想等離子體和晶體基本性質(zhì)不可或缺的診斷工具。塵埃等離子體晶體可以作為原子或分子團(tuán)簇和大塊材料之間的橋梁，因此有可能闡明微觀和宏觀物理材料特性的基本性質(zhì)，從而為可用于先進(jìn)輻射源方案的新材料的創(chuàng)造開(kāi)辟了新的前景。塵埃等離子體晶體可用作研究位錯(cuò)、相變、退火、波傳播等的宏觀模型系統(tǒng)。它們似乎也特別適合作為只有幾個(gè)晶格面的“納米晶體”的模型系統(tǒng)。塵埃等離子體晶體的形成及其穩(wěn)定性、生長(zhǎng)、熔化等在微電子制造和集成電路中使用的等離子體處理裝置中可能是重要的，在這些裝置中，反應(yīng)器內(nèi)的“灰塵污染物”在導(dǎo)致缺陷方面起著至關(guān)重要的作用。等離子體技術(shù)中較小顆粒的存在會(huì)導(dǎo)致晶片污染和擊穿。因此，控制這種污染對(duì)工業(yè)也很重要。隨著塵埃等離子體晶格的發(fā)展，有關(guān)它的研究已經(jīng)涉及了多個(gè)方面，例如，晶格形成的原因、固液相變、晶格中的波、塵埃等離子體空洞、晶格球等。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
[1]交直流疊加高頻高壓開(kāi)關(guān)電源及其放電等離子體在多種污染物治理中的應(yīng)用研究[D]. 姜學(xué)東.北京交通大學(xué) 2017

碩士論文
[1]大氣等離子體噴涂硅酸二鈣涂層防腐蝕性能研究[D]. 肖媛.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所) 2018



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