Неидеальная комплексная плазма в несамостоятельном газовом разряде при повышенных давлениях

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 16-12-10424

НазваниеНеидеальная комплексная плазма в несамостоятельном газовом разряде при повышенных давлениях

Руководитель Филиппов Анатолий Васильевич, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований" , г Москва

Конкурс №13 - Конкурс 2016 года на получение грантов по приоритетному направлению деятельности РНФ «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-502 - Физика низкотемпературной плазмы

Ключевые слова Неидеальность, экранирование, зарядка макрочастиц, электростатическое взаимодействие макрочастиц, моделирование разряда, упорядоченные пылевые структуры, корреляционная функция, фазовые переходы, нелокальность, функция распределения электронов

Код ГРНТИ29.27.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Пылевая плазма при давлениях порядка 1-100 Па активно исследуется в последнее две декады, что связано с открытием кристаллизации заряженной пылевой подсистемы в ВЧ разряде и в тлеющем разряде постоянного тока. Что касается исследований пылевой плазмы при повышенных давлениях порядка атмосферного, то в научной литературе имеется только небольшое число работ – это исследования термической плазмы с частицами конденсированной дисперсной фазы в горелках (см. например, работы [1,2]), ядерно-индуцированной пылевой плазмы под действием источника Cf-252 [3] и в трековой плазме, создаваемой пучком протонов [4]. Наблюдались при определенных условиях квазистационарные и динамические (вихревые) пылевые структуры. Исследования влияния пылевых частиц в несамостоятельном разряде, управляемого пучком электронов с энергией выше 100 кэВ, в работе [5] проводились в импульсном режиме и образования структур не наблюдалось. В [6] изучалась пылевая плазмы, создаваемая стационарным пучком электронов в газе с инжектированными частицами и экспериментально были обнаружены сильно-упорядоченные пылевые структуры. В [7] наблюдались структуры в плазме, создаваемой пучком протонов при давлении 100-300 Па. При повышении давления структуры разрушались. Результаты теоретических исследований пылевой плазмы при повышенных давлениях собраны в работе [8]. После теория развивалась далее. Например, в [9] было рассмотрено влияние нелокальности функции распределения электронов на заряд пылевых частиц и экранирование в плазме с внешним источником ионизации газа в тяжелых инертных газах. Но несмотря на проведенные исследования остались нерешенными вопросы о механизмах формирования упорядоченных, в том числе и цепочечных, структур при повышенных давлениях, о потенциале взаимодействия пылевых частиц в неидеальной плазме, когда теория Дебая-Хюккеля не применима, об условиях фазовых переходов и т.д. и т.п. Поэтому настоящий проект направлен на решение следующих задач. 1. Исследование зарядки, экранирования и потенциала взаимодействия макрочастиц в земной атмосфере с учетом ионно-молекулярных процессов с участием молекул воды. 2. Исследование зарядки, экранирования и потенциала взаимодействия макрочастиц в плазме легких инертных газов с учетом нелокальных эффектов при формировании функции распределения электронов по энергии (ФРЭЭ). Исследование механизмов формирования упорядоченных и цепочечных структур в легких инертных газах. 3. Исследование взаимодействия микрочастиц в кристаллических структурах в равновесной пылевой плазме. 4. Исследование влияния пылевых частиц и процесса их зарядки на ФРЭЭ. Численное моделирование образования упорядоченных структур в несамостоятельном газовом разряде при повышенных давлениях. 5. Исследование взаимодействия пылевых частиц в дебаевской плазме с учетом их конечного размера. Исследование процесса коагуляции пылевых частиц. [1].V. E. Fortov, A. P. Nefedov, O. F. Petrov, A. A. Samayan, and A. V. Chernyshev, J. Exp. Theor. Phys. 84, 256 (1997); A. A. Samaryan, A. V. Chernyshev, A. P. Nefedov, O. F. Petrov, Yu. M. Mikhailov, V. B. Mintsev, and V. E. Fortov, J. Exp. Theor. Phys. 90, 817 (2000) [2] V. I. Vishnyakov and G. S. Dragan, Phys. Rev. E 73, 026403 (2006); V. I. Vishnyakov, G. S. Dragan and A. V. Florko, J. Exp. Theor. Phys. 106, 182 (2008). [3] V. I. Vladimirov, L. V. Deputatova, V. I. Molotkov, A. P. Nefedov, V. A. Rykov, V. S. Filinov, V. E. Fortov, and A. V. Khudyakov, Plasma Phys. Rep. 27, 36 (2001); V. I. Vladimirov, L. V. Deputatova, A. P. Nefedov, V. E. Fortov, V. A. Rykov, and A. V. Khudyakov, J. Exp. Theor. Phys. 93,313 (2001). [4] V. E. Fortov, V. A. Rykov, V. S. Filinov, V. I. Vladimirov, L. V. Deputatova, O. F. Petrov, V. I. Molotkov, A. P. Budnik, P. P. Dyachenko, K. V. Rykov, and A. V. Khudyakov, Plasma Phys. Rep. 31, 570 (2005); V. E. Fortov, A. M. Fridman, V. A. Rykov, V. I. Vladimirov, L. V. Deputatova, P. P. Dyachenko, and K. V. Rykov, Plasma Phys. Rep. 32, 588 (2006). [5] V .V. Ivanov, A. F. Pal, A. T. Rakhimova, A. O. Serov, and N. V. Suetin, J. Exp. Theor. Phys. 88, 1105 (1999); A. F. Pal’, A.O. Serov, A. N. Starostin, A. V. Filippov, and V. E. Fortov, J. Exp. Theor. Phys. 92, 235 (2001). [6] V. N. Babichev, A. F. Pal’, A. N. Starostin, A. V. Filippov, and V. E. Fortov, JETP Lett. 80, 241 (2004); A. V. Filippov, V. N. Babichev, N. A. Dyatko, A. F. Pal’, A. N. Starostin, M. D. Taran, and V. E. Fortov, J. Exp. Theor. Phys. 102, 342 (2006). [7]. V. E. Fortov, V. A. Rykov, A. P. Budnik, V. S. Filinov, L. V. Deputatova, K. V. Rykov, V. I. Vladimirov, V. I. Molotkov, A. V. Zrodnikov, and P. P. Dyachenko, J. Phys. A: Math. Gen. 39, 4533 (2006); L. V. Deputatova, V. I. Vladimirov, V. S. Filinov, V. E. Fortov, A. P. Budnik, P. P. Dyachenko, V. A. Rykov, and K. V. Rykov, Plasma Phys. Rep. 36, 1167 (2010). [8] А.В. Филиппов. Пылевая плазма с внешним источником ионизации газа. Palmarium Academic Publishing, Saarbrucken, Germany, 2012, 348 с. [9] A. V. Filippov, N. A. Dyatko and A. S. Kostenko, J. Exp. Theor. Phys. 119, 985 (2014).

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Филиппов А.В. Взаимодействие в равновесной плазме макрочастиц, локализованных в ячейках Вигнера-Зейтца различных типов кубических решеток Журнал экспериментальной и теоретической физики, т.150, вып. 4 (10), 826–832 (год публикации - 2016)
10.1134/S1063776116100034

2. Филиппов А.В., Дербенев И.Н. Влияние размера заряженных сферических макрочастиц на их электростатическое взаимодействие в равновесной плазме Журнал экспериментальной и теоретической физики, т. 150, вып. 6 (12), стр. 1262–1274 (год публикации - 2016)
10.7868/S004445101612021X

3. Дербенев И.Н., Филиппов А.В., Стейс А.Дж., Бесли Е. Electrostatic interactions between charged dielectric particles in an electrolyte solution The Journal of Chemical Physics, V.145, 084103 (год публикации - 2016)
10.1063/1.4961091

4. Филиппов А.В. Interaction in equilibrium plasmas of charged macroparticles located in nodes of cubic lattices Journal of Physics: Conference Series, v.774, 012169, pp.1-9 (год публикации - 2016)
10.1088/1742-6596/774/1/012169

Публикации

1. Родин М.М., Филиппов А.В. Accurate and approximate methods to calculate capacitance and potential coefficients of two-particle system Journal of Physics: Conference Series, Vol. 927, 012045 (год публикации - 2017)
10.1088/1742-6596/927/1/012045

2. Филиппов А.В., Дербенев И.Н., Дятко Н.А., Куркин С.А., Лопанцева Г.Б., Паль А.Ф., Старостин А.Н. Ionic Composition of a Humid Air Plasma under Ionizing Radiation Journal of Experimental and Theoretical Physics, No. 2, vol. 125, pp. 246–267 (год публикации - 2017)
10.1134/S1063776117070020

3. Филиппов А. В., Дербенев И.Н., Паутов А.А., Родин М.М. Electrostatic interaction of macroparticles in a plasma in the strong screening regime Journal of Experimental and Theoretical Physics, No.3, v.125, pp.518-529 (год публикации - 2017)
10.1134/S1063776117080040

4. Филиппов А.В., Дербенев И.Н., Куркин С.А. Screening of a dust particle charge in a humid air plasma created by an electron beam Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2017)

5. Филиппов А.В., Дербенев И.Н., Куркин С.А. Screening in a Multicomponent Plasma by the Example of a Wet Air Plasma Journal of Experimental and Theoretical Physics, No. 5, vol. 125, pp. 964–975 (год публикации - 2017)
10.1134/S1063776117110048

6. Филиппов А.В., Загородний А.Г., Момот А.И., Паль А.Ф., Старостин А.Н. Analysis of Macroparticle Charge Screening in a Nonequilibrium Plasma Based on the Kinetic Collisional Point Sink Model Journal of Experimental and Theoretical Physics, No. 5, vol. 125, pp. 926–939 (год публикации - 2017)
10.1134/S1063776117100077

7. Филиппов А.В., Паль А.Ф., Рябинкин А.Н., Серов А.О., Шугаев Ф.В. Dusty waves and vortices in rf magnetron discharge plasma Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2017)

Публикации

1. Дербенев И.Н., Филиппов А.В., Стейс А., Бесли Е. Electrostatic interactions between charged dielectric particles in an electrolyte solution: constant potential boundary conditions Soft Matter, v.14, issue 26, pp.5480-5487 (год публикации - 2018)
10.1039/C8SM01068D

2. Решетняк В.В., Старостин А.Н., Филиппов А.В. Теоретическое исследование равновесных свойств жидкости Юкавы в широком диапазоне параметров Журнал экспериментальной и теоретической физики, т.154, вып.6(12), с. 1258-1270 (год публикации - 2018)
10.1134/S0044451018120192

3. Паутов А.А., Родин М.М., Филиппов А.В. Interaction potential of two spherical macroparticles at constant surface potentials Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2018)

4. Филиппов А.В., Паль А.Ф., Рябинкин А.Н., Серов А.О. Azimuthal inhomogeneities of axially symmetric rf discharge plasma in arc-shaped magnetic field Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2018)

5. А.В. Филиппов Взаимодействие заряженных макрочастиц в пылевой плазме и электролитах Lambert Academic Publishing (год публикации - 2018)

6. Паль А.Ф., Рябинкин А.Н., Серов А.О. Correlation between plasma glow intensity distribution and sputtering profile in dc magnetron discharge Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2018)