Онлайн поддержка
Все операторы заняты. Пожалуйста, оставьте свои контакты и ваш вопрос, мы с вами свяжемся!
ВАШЕ ИМЯ
ВАШ EMAIL
СООБЩЕНИЕ
* Пожалуйста, указывайте в сообщении номер вашего заказа (если есть)

Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИПЛОМНАЯ РАБОТА, РАЗНОЕ

Экспериментальное исследование динамики заряженных пылевых частиц в электродинамических ловушках при атмосферном давлении.

Workhard 900 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 98 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 08.01.2023
Введение Актуальность работы Заряженные пылевые частицы широко распространены в окружающем нас мире и возникают при различных технологических процессах. Они присутствуют в мезосфере Земли, около поверхности Луны, планетарных кольцах, хвостах комет, межзвездных облаках. Заряженные пылевые частицы образуются в процессе плазменного осаждения и травления в микроэлектронике, производстве тонких пленок. Заряженные пылевые частицы могут образовывать сильновзаимодействующие кулоновские структуры. Эти структуры характеризуются отношением потенциальной энергии взаимодействия к кинетической энергии частиц – параметром неидеальности. В зависимости от величины параметра неидеальности кулоновская структура может находится находиться в газообразной, жидкой или твердой фазе. Кулоновские структуры демонстрируют такие представляющие научный интерес явления как фазовые переходы: газ – жидкость и жидкость – твердое тело, волны и неустойчивости различной природы. Кулоновские структуры, изучались в контексте пылевой плазмы и коллоидных суспензий. В плазменной среде имеет место экранирование заряженных частиц, поэтому в выражении для потенциала взаимодействия заряженных частиц в плазме стоит убывающий экспоненциальный множитель. Такой потенциал носит название потенциала Юкавы. Пылевые кулоновские структуры в плазменной среде были получены в при пониженном давлении в плазме высокочастотного газового разряда, плазме, индуцированной УФ излучением, ядерно-возбуждаемой плазме. Такие структуры были экспериментально и теоретически исследованы в достаточно полной мере. Лабораторное получение пылевых структур, взаимодействующих посредством потенциала Юкавы, при атмосферном давлении возможно в пламени газовой горелки. Подобные эксперименты были проведены, были обнаружены структуры жидкостного типа. Известно, что заряженные частицы можно удерживать в определенной точке пространства с помощью переменных электрических полей. Такая технология применяется, например, в квадрупольных масс-спектрометрах и ловушках Пауля, способных удерживать левитирующие заряженные пылевые частицы. Ловушки Пауля обладают потенциалом для изучения пылевых кулоновских структур в широком диапазоне давлений. В таких ловушках частицы взаимодействуют посредством кулоновского потенциала. Левитирующие пылевые кулоновские структуры могут использоваться для создания батарей, преобразующих ядерную энергии в электрическую. В ядерных батареях продукты распада радиоактивного материала ионизируют инертный газ, например, ксенон. Диссоциативная рекомбинация образующихся двухатомных ионов ксенона приводит к эффективному возбуждению эксимеров ксенона, которые испускают ультрафиолетовые фотоны с длиной волны порядка 172 нм. Эти фотоны поглощаются фотоэлектрическим преобразователем и рождают электронно-дырочные пары. При использовании твердого делящегося вещества наибольший энерговклад осколков деления достигается с использованием смеси газа с радиоактивными пылевыми частицами. Давление газа должно быть порядка единиц бар для обеспечения эффективности преобразования энергии продуктов распада в УФ излучение. Перспективным является использование газово-пылевой смеси в лазерах, использующих преобразование энергии радиоактивного распада в оптическое излучение, которое может позволить увеличить энерговклад продуктов распада и увеличить КПД устройства. Актуальной проблемой в условиях ухудшения экологической обстановки является возрастающие требования к фильтрации отработанного воздуха в устройствах ядерной энергетики, машиностроении, химической промышленности и других производствах. Усовершенствование старых и разработка новых принципов фильтрации воздуха являет собой важную задачу. Одним из возможных способов очистки воздуха от пылевых частиц является захват пылевых частиц с помощью электродинамических ловушек. Преимуществом электродинамических методов очистки воздуха, по сравнению с используемыми сейчас электростатическими методами, является отсутствие загрязнения электродов и необходимости их очистки. Как показано в данной диссертационной работе, электродинамические ловушке способны захватывать и удерживать пылевые частицы в воздушном потоке. Цель диссертационной работы Разработка новых принципов удаления пылевых частиц из воздуха при атмосферном давлении на основе электродинамических ловушек. Экспериментальные и численные исследования удержания кулоновских структур, содержащих большое количество заряженных пылевых частиц в воздухе при атмосферном давлении с помощью электродинамических ловушек с различной конфигурацией электродов в неподвижной среде и газовом потоке. Разработка способов определения параметров пылевых частиц, находящихся в электродинамических ловушках. Научная новизна работы состоит в следующем: • Предложен метод измерения заряда и массы пылевой частицы в линейной электродинамической ловушке. • Впервые были экспериментально получены устойчивые кулоновские структуры из большого количества (несколько тысяч) заряженных пылевых частиц при атмосферном давлении в линейных электродинамических ловушках с различными конфигурациями электродов. • Впервые экспериментально продемонстрирована возможность удержания пылевых частиц электродинамическими ловушками в воздушных потоках. • Обнаружен эффект самовозбуждения уединенных волн в кулоновской структуре, удерживаемой в электродинамической ловушке. Научная и практическая ценность В настоящее время пылевые кулоновские структуры в неподвижных газовых средах и газовых потоках при нормальных условиях изучены в недостаточной мере. Как показано в данной диссертационной работе, электродинамические ловушки способны удерживать пылевые кулоновские структуры из большого количества частиц. При варьировании рабочих параметров электродинамической ловушки можно добиться существования хорошо упорядоченной стабильной кулоновской структуры при нормальных условиях в неподвижных газовых средах и захвата и удержания пылевых частиц в газовых потоках. Полученные в работе результаты по могут быть использованы для создания новых устройств фильтрации газов от пылевых частиц, для ловушек в ядерно-оптических преобразователях энергии (лазеры с ядерной накачкой), а также при создании новых источников электрической энергии, основанных на прямом преобразовании энергии ядерного распада в электричество (фотовольтаническая батарея). Достоверность полученных результатов • Заряд пылевых частиц, измеренный описываемым в работе методом, сравнивался с зарядом, измеренным известным методом. Сравнение показало хорошее соответствие. Кроме того, адекватность величины заряда была проверена с помощью расчета заряда, приобретаемого частицей при зарядке используемым в работе способом. • Было проведено сравнение экспериментально определенной области удержания пылевых частиц в электродинамической ловушке с результатами математического моделирование. Сравнение показало хорошее соответствие. • Удержание кулоновских структур, состоящих из большого количества пылевых частиц в неподвижной воздушной среде и в воздушном потоке было продемонстрировано экспериментально. Научные положения, выносимые на защиту • Метод измерения заряда пылевых частиц в электродинамической ловушке. • Результаты измерений заряда пылевых частиц, заряженных предварительно в коронном разряде. • Область удержания пылевой частицы в вертикально ориентированной линейной электродинамической ловушке. • Удержание стабильных кулоновских структур из большого количества пылевых частиц в неподвижной воздушной среде при атмосферном давлении с помощью электродинамических ловушек с различной конфигурацией электродов. • Возможность захвата и удержания заряженных пылевых частиц в воздушном потоке при атмосферном давлении линейной квадрупольной электродинамической ловушкой. Апробация результатов работы Результаты, представленные в диссертации, докладывались и обсуждались на VIII Российской конференции «Современные средства диагностики плазмы и их применение», НИЯУ МИФИ 2012; XXVIII International Conference on Interaction of Intense Energy Fluxes with Matter, Elbrus 2013; XLI Международной Звенигородской конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, Звенигород 2014; Всероссийской (с международным участием) конференции «Физика низкотемпературной плазмы» ФНТП-2014, Казань 2014; XXIX International Conference on Equations of state for Matter, Elbrus 2014; Non-Ideal Plasma Physics Annual Moscow Workshop NPP-2015, Moscow 2015; VIII International Conference Plasma Physics and Plasma Technology, Minsk 2015; XXX International Conference on Interaction of Intense Energy Fluxes with Matter, Elbrus 2015; 15th International on the Physics of Non-Ideal Plasmas, Almaty 2015; XXXI International Conference on Equations of state for Matter, Elbrus 2016 Публикации Результаты, полученные в ходе работы над диссертацией, опубликованы в 1 печатных работах, в том числе 1 статьи в рецензируемых журналах, входящих в список ВАК. Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы. Содержание работы изложено на 1 страницах, включая 1 рисунка. Список литературы состоит из 1 наименований
Введение

Введение Актуальность работы Заряженные пылевые частицы широко распространены в окружающем нас мире и возникают при различных технологических процессах. Они присутствуют в мезосфере Земли, около поверхности Луны, планетарных кольцах, хвостах комет, межзвездных облаках. Заряженные пылевые частицы образуются в процессе плазменного осаждения и травления в микроэлектронике, производстве тонких пленок. Заряженные пылевые частицы могут образовывать сильновзаимодействующие кулоновские структуры. Эти структуры характеризуются отношением потенциальной энергии взаимодействия к кинетической энергии частиц – параметром неидеальности. В зависимости от величины параметра неидеальности кулоновская структура может находится находиться в газообразной, жидкой или твердой фазе. Кулоновские структуры демонстрируют такие представляющие научный интерес явления как фазовые переходы: газ – жидкость и жидкость – твердое тело, волны и неустойчивости различной природы. Кулоновские структуры, изучались в контексте пылевой плазмы и коллоидных суспензий. В плазменной среде имеет место экранирование заряженных частиц, поэтому в выражении для потенциала взаимодействия заряженных частиц в плазме стоит убывающий экспоненциальный множитель. Такой потенциал носит название потенциала Юкавы. Пылевые кулоновские структуры в плазменной среде были получены в при пониженном давлении в плазме высокочастотного газового разряда, плазме, индуцированной УФ излучением, ядерно-возбуждаемой плазме. Такие структуры были экспериментально и теоретически исследованы в достаточно полной мере. Лабораторное получение пылевых структур, взаимодействующих посредством потенциала Юкавы, при атмосферном давлении возможно в пламени газовой горелки. Подобные эксперименты были проведены, были обнаружены структуры жидкостного типа. Известно, что заряженные частицы можно удерживать в определенной точке пространства с помощью переменных электрических полей. Такая технология применяется, например, в квадрупольных масс-спектрометрах и ловушках Пауля, способных удерживать левитирующие заряженные пылевые частицы. Ловушки Пауля обладают потенциалом для изучения пылевых кулоновских структур в широком диапазоне давлений. В таких ловушках частицы взаимодействуют посредством кулоновского потенциала. Левитирующие пылевые кулоновские структуры могут использоваться для создания батарей, преобразующих ядерную энергии в электрическую. В ядерных батареях продукты распада радиоактивного материала ионизируют инертный газ, например, ксенон. Диссоциативная рекомбинация образующихся двухатомных ионов ксенона приводит к эффективному возбуждению эксимеров ксенона, которые испускают ультрафиолетовые фотоны с длиной волны порядка 172 нм. Эти фотоны поглощаются фотоэлектрическим преобразователем и рождают электронно-дырочные пары. При использовании твердого делящегося вещества наибольший энерговклад осколков деления достигается с использованием смеси газа с радиоактивными пылевыми частицами. Давление газа должно быть порядка единиц бар для обеспечения эффективности преобразования энергии продуктов распада в УФ излучение. Перспективным является использование газово-пылевой смеси в лазерах, использующих преобразование энергии радиоактивного распада в оптическое излучение, которое может позволить увеличить энерговклад продуктов распада и увеличить КПД устройства. Актуальной проблемой в условиях ухудшения экологической обстановки является возрастающие требования к фильтрации отработанного воздуха в устройствах ядерной энергетики, машиностроении, химической промышленности и других производствах. Усовершенствование старых и разработка новых принципов фильтрации воздуха являет собой важную задачу. Одним из возможных способов очистки воздуха от пылевых частиц является захват пылевых частиц с помощью электродинамических ловушек. Преимуществом электродинамических методов очистки воздуха, по сравнению с используемыми сейчас электростатическими методами, является отсутствие загрязнения электродов и необходимости их очистки. Как показано в данной диссертационной работе, электродинамические ловушке способны захватывать и удерживать пылевые частицы в воздушном потоке. Цель диссертационной работы Разработка новых принципов удаления пылевых частиц из воздуха при атмосферном давлении на основе электродинамических ловушек. Экспериментальные и численные исследования удержания кулоновских структур, содержащих большое количество заряженных пылевых частиц в воздухе при атмосферном давлении с помощью электродинамических ловушек с различной конфигурацией электродов в неподвижной среде и газовом потоке. Разработка способов определения параметров пылевых частиц, находящихся в электродинамических ловушках. Научная новизна работы состоит в следующем: • Предложен метод измерения заряда и массы пылевой частицы в линейной электродинамической ловушке. • Впервые были экспериментально получены устойчивые кулоновские структуры из большого количества (несколько тысяч) заряженных пылевых частиц при атмосферном давлении в линейных электродинамических ловушках с различными конфигурациями электродов. • Впервые экспериментально продемонстрирована возможность удержания пылевых частиц электродинамическими ловушками в воздушных потоках. • Обнаружен эффект самовозбуждения уединенных волн в кулоновской структуре, удерживаемой в электродинамической ловушке. Научная и практическая ценность В настоящее время пылевые кулоновские структуры в неподвижных газовых средах и газовых потоках при нормальных условиях изучены в недостаточной мере. Как показано в данной диссертационной работе, электродинамические ловушки способны удерживать пылевые кулоновские структуры из большого количества частиц. При варьировании рабочих параметров электродинамической ловушки можно добиться существования хорошо упорядоченной стабильной кулоновской структуры при нормальных условиях в неподвижных газовых средах и захвата и удержания пылевых частиц в газовых потоках. Полученные в работе результаты по могут быть использованы для создания новых устройств фильтрации газов от пылевых частиц, для ловушек в ядерно-оптических преобразователях энергии (лазеры с ядерной накачкой), а также при создании новых источников электрической энергии, основанных на прямом преобразовании энергии ядерного распада в электричество (фотовольтаническая батарея). Достоверность полученных результатов • Заряд пылевых частиц, измеренный описываемым в работе методом, сравнивался с зарядом, измеренным известным методом. Сравнение показало хорошее соответствие. Кроме того, адекватность величины заряда была проверена с помощью расчета заряда, приобретаемого частицей при зарядке используемым в работе способом. • Было проведено сравнение экспериментально определенной области удержания пылевых частиц в электродинамической ловушке с результатами математического моделирование. Сравнение показало хорошее соответствие. • Удержание кулоновских структур, состоящих из большого количества пылевых частиц в неподвижной воздушной среде и в воздушном потоке было продемонстрировано экспериментально. Научные положения, выносимые на защиту • Метод измерения заряда пылевых частиц в электродинамической ловушке. • Результаты измерений заряда пылевых частиц, заряженных предварительно в коронном разряде. • Область удержания пылевой частицы в вертикально ориентированной линейной электродинамической ловушке. • Удержание стабильных кулоновских структур из большого количества пылевых частиц в неподвижной воздушной среде при атмосферном давлении с помощью электродинамических ловушек с различной конфигурацией электродов. • Возможность захвата и удержания заряженных пылевых частиц в воздушном потоке при атмосферном давлении линейной квадрупольной электродинамической ловушкой. Апробация результатов работы Результаты, представленные в диссертации, докладывались и обсуждались на VIII Российской конференции «Современные средства диагностики плазмы и их применение», НИЯУ МИФИ 2012; XXVIII International Conference on Interaction of Intense Energy Fluxes with Matter, Elbrus 2013; XLI Международной Звенигородской конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, Звенигород 2014; Всероссийской (с международным участием) конференции «Физика низкотемпературной плазмы» ФНТП-2014, Казань 2014; XXIX International Conference on Equations of state for Matter, Elbrus 2014; Non-Ideal Plasma Physics Annual Moscow Workshop NPP-2015, Moscow 2015; VIII International Conference Plasma Physics and Plasma Technology, Minsk 2015; XXX International Conference on Interaction of Intense Energy Fluxes with Matter, Elbrus 2015; 15th International on the Physics of Non-Ideal Plasmas, Almaty 2015; XXXI International Conference on Equations of state for Matter, Elbrus 2016 Публикации Результаты, полученные в ходе работы над диссертацией, опубликованы в 1 печатных работах, в том числе 1 статьи в рецензируемых журналах, входящих в список ВАК. Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы. Содержание работы изложено на 1 страницах, включая 1 рисунка. Список литературы состоит из 1 наименований
Содержание

Оглавление Введение 4 Актуальность работы 4 Цель диссертационной работы 6 Научная новизна работы состоит в следующем: 6 Научная и практическая ценность 6 Достоверность полученных результатов 7 Научные положения, выносимые на защиту 7 Апробация результатов работы 8 Глава 1. Обзор литературы. 10 1.1 Кулоновские структуры. 10 1.2 Электродинамические ловушки. 12 1.3 Принципы работы электродинамических ловушек. 15 1.3.1. Ловушка Пауля. 15 1.3.2 Линейная квадрупольная ловушка 17 1.4. Методы измерения заряда частиц. 19 1.5. Способы зарядки частиц. 21 1.5.1. Зарядка в коронном разряде. 21 1.5.2. Индукционная зарядка. 23 1.5.3. Трибозарядка. 23 Глава 2. Экспериментальная установка. 25 2.1 Устройство зарядки частиц в коронном разряде 26 2.2 Электродинамические ловушки 32 2.3 Визуализация и регистрация пылевых частиц. 36 2.4 Пылевые частицы 37 2.5 Математическое моделирование 41 Глава 3. Измерение заряда и массы. Определение области удержания частиц в линейной квадрупольной электродинамической ловушке. 42 3.1 Методика определения заряда и массы пылевой частицы с помощью электродинамической ловушки и плоского конденсатора 42 3.2 Результаты измерений заряда и массы частицы. 51 Определение области удержания пылевой частицы линейной квадрупольной электродинамической ловушке. 54 3.4 Выводы 56 Глава 4. Кулоновские структуры в электродинамических ловушках 58 4.1 Кулоновские структуры в линейных квадрупольной и октупольной горизонтально ориентированных электродинамических ловушках 58 4.2 Кулоновские структуры в линейных квадрупольной и октупольной вертикально ориентированных электродинамических ловушках. 63 4.3 Кулоновские структуры в квадрупольной кольцевой ловушке 84 4.4 Удержание пылевых частиц в воздушном потоке. 86 4.5 Воздействие на кулоновскую структуру электрическими импульсами. 90 4.6 Волновой процесс в кулоновской структуре 94 Экспериментальные результаты 95 Теоретическая оценка скорости волны 96 4.6 Выводы 97 Заключение 98
Список литературы

Arnold, S. and Folan, L. M. 1986. Fluorescence spectrometer for a single electrodynamically levitated microparticle. Rev. Sci. Instrum. 1986, Vol. 57, 6, pp. 2250-2253. Bartelemy, R. E. и Mora, R. G. 1960. Electrical High Tension Minerals Benefication: Principles and Technical Aspects. Paper 36 in Vth Int. Min. Proc. Congress. 1960 г., стр. 757-773. Becker, St., et al. 1995. A Penning trap mass spectrometer for the study of cluster ions. Rev. Sci. Instrum. 1995, Vol. 66, 10, pp. 4902-4910. Blumel, R., et al. 1988. Phase transition of stored laser-cooled ions. Nature. 1988, Vol. 334, pp. 309-313. Bollen, G. and et, al. 1996. ISOLTRAP: a tandem Penning trap system for accurate on-line mass determination of short-lived isotopes. 1996, Vol. 368, 3, pp. 675-697. Bollinger, J. J., et al. 2003. Laser-cooled ion plasmas in Penning traps. J. Phys. B. 2003, Vol. 36, pp. 499-510. Brown, L. S. and Gabrielse, G. 1986. Geonium theory: Physics of a single electron or ion in a Penning trap. Rev. Mod. Phys. 1986, Vol. 58, 1, pp. 233-311. Byrne, J. and Farago, P. S. 1965. On the production of polarized electrons by spinexchange collisions. Proc. Phys. Soc. 1965, Vol. 86, 801-815. Cai, Y. and et, al. 2002. Single-particle mass spectrometry of polystyrene microspheres and diamond nanocrystals. Anal. Chem. 2002, Vol. 74, 1, pp. 232-238. Chiaverini, J., и др. 2005. Surface-electrode architecture for ion-trap quantum information processing. Quant. Inf. Comput. 2005 г., Т. 5, стр. 419-439. Chu, J. H. and Lin, I. 1994. Direct observation of Coulomb Crystals and Liquids in Strongly Coupled rf Dusty Plasmas. Phys. Rev. Lett. 1994, Vol. 72, 25, pp. 4009-4012. Crowdry, A. и Westgate, C. R. 1974. The Role of Bulk Traps in Metal-Insulator contact Charging. J. Phys. D:Appl. Phys. . 1974 г., Т. 7, стр. 713-725. D’yachkov, L. G. 2015. Coulomb clusters in harmonic traps. Tch. Phys. Lett. 2015, Vol. 41, 6, pp. 602-605. Dehmelt, H. G. 1967. Radiofrequency spectroscory of stored ions. I. Storage. Adv. at. Mol. Phys. 1967, Vol. 5, pp. 109-154. Elsdon, R. and Mitchell, F. R. 1976. Contact Electrification of Polymers. J. Phys. D: Appl. Phys. 1976, Vol. 9, pp. 1445-1460. Fisher, E. 1959. Die driedimensionale Stabilisierung von Ladungstragern in einer Vierpolfeld. Z. Phys. 1959, Vol. 156, pp. 1-26. Fortov, V. E. and et, al. 1996. Cristallization of a dusty plasma in the positive column of a glow discharge. JETP Lett. 1996, Vol. 64, 2, pp. 92-98. —. 1998. Dust particles in a nuclear-induced plasma. Phys. Lett. A. 1998, Vol. 258, pp. 305-311. —. 1998. Dusty plasma induced by solar radiation under microgravity conditions: Experiments in the Russian space station "Mir". JETP. 1998, Vol. 87, 2, pp. 1087-1097. —. 1997. Highly nonideal classical thermal plasmas: Experimental study of ordered macroparticle structures. 1997, Vol. 84, 2, pp. 256-261. Fortov, V. E. and Morfill, G. E. 2009. Complex and Dusty Plasmas From Laboratory to Space. s.l. : CRC Press, 2009. Fortov, V. E. и et, al. 2004. Micron-sized particle-charge measurements in an inductive rf gas-discharge plasma using gravity-driven probe grains. Phys. Rev. E. 2004 г., Т. 70, 4, стр. 046415. Gabrielse, G. and et, al. 1986. First capture of antiprotons in a Penning trap: kiloelectronvolt source. Phys. Rev. Lett. 1986, Vol. 57, 20, pp. 2504-2507. Gaudin, A. M. 1971. The Principles of Electrostatic Processing with Particular Application to Electrostatic Separation. Miner. Sci. Engng. 1971, Vol. 3, pp. 46-57. Gilbert, S. L., Bollinger, J. J. and Wineland, D. J. 1988. Shell-Structure Phase of Magnetically Confined Strongly Coupled Plasmas. Phys. Rev. Lett. 1988, Vol. 60, 20, pp. 2022-2026. Graff, G., Kleempt, E. и Werth, G. 1969. Zs. Phys. 1969 г., Т. 222, стр. 201. H., Walter. 1995. From a single ion to a mesoscopic system – crystallization of ions in Paul traps. Phys. Scr. 1995, Vol. 59, pp. 360-368. Haffner, H., Roos, C. F. and Blatt, R. 2008. Quantum computing with trapped ions. Phys. Rep. 2008, Vol. 469, pp. 155-203. Hasegawa, T. and Uehara, K. 1995. Dynamics of a single particle in a Paul trap in the presence of the damping force. App. Phys. B. 1995, Vol. 61, 2, pp. 159-163. Hayashi, Y. and Tachibana, K. 1994. Observation of Coulomb-crystal formation from carbon particles grown in a methane plasma. Jpn. J. Appl. Phys. 1994, Vol. 33, 6A, pp. L804-L806. Heiss, D. 2004. Quantum Dots: a Doorway to Nanoscale Physics. Berlin : Springer, 2004. p. 174. Hopper, V. D. and Laby, T. H. 1941. The electronic charge. Proc. Roy. Soc. 1941, Vol. A178, 974, pp. 243-272. Ikezi, H. 1986. Coulomb solid of small particles in plasma. Phys. Fluids. 1986, Vol. 29, 6, pp. 1764-1766. Khrapak, S. and et, al. 2003. Compressional waves in complex (dusty) plasmas under microgravity conditions. Phys. Plasmas. 2003, Vol. 10, 1, pp. 1-4. Kjaargaan, N., Molhavea, K. and Drewsen, M. 2005. Design and construction of a linear Paul trap for the study of crystalline beams. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 2005, Vol. 540, 209-214. Kramer, B., и др. 1999. Homogeneous nucleation rates of supercooled water measured in single levitated microdroplets. J. Chem. Phys. 1999 г., Т. 111, 14, стр. 6521-6527. Kunkel, W. B. and Hansen, J. W. 1950. A dust electricity analyzer. Rev. Sci. Instrum. 1950, Vol. 21, 4, pp. 308-314. Langmuir, I., Found, C. G. and Dittmer, A. F. 1924. A new type of electric discharge - The streamer discharge. Science. 1924, Vol. 60, pp. 392-394. Leibfried, D. and et, al. 2003. Quantum dynamics of single trapped ions. Rev. Mod. Phys. 2003, Vol. 73, pp. 281-324. Leibfried, D., и др. 2007. Towards scaling up trapped ion quantum information processing. Hyperfine Interact. 2007 г., Т. 174, 1-7. Liu, B. Y. and Yeh, H. 1968. On the Theory of Charging of Aerosol Particles in an Electric Field . J. Appl. Phys. 1968, Vol. 39, pp. 1396-1402. Lowell, J. 1975. Contact Electrification of Metals. J. Phys. D: Appl. Phys. 1975, Vol. 8, pp. 53-63. —. 1977. Surface States and the Contact Electrification of Polymers. J. Phys. D: Appl. Phys. 1977, Vol. 10, pp. 65-71. —. 1976. The Electrification of Polymers by Metals. J. Phys. D:Appl. Phys. . 1976 г., Т. 9, стр. 1571-1585. —. 1979. Tunneling Between Metals and Insulators and its Role in Contact Electrification. J. Phys. D: Appl. Phys. 1979 г., Т. 12, стр. 1541-1554. March, R. E. и Todd, J. F. Quadrupole ion trap mass spectrometry. 2nd edition. б.м. : Wiley Interscience. стр. 392. McKay, R. B. and Inculet, I. I. 1980. Bi-Ionized Space Charges Generated by Means of Corona. IEEE Trans. Ind. Appl. 1980, Vols. IA-16, pp. 585-591. Melzer, A., Trottenberg, T. and Piel, A. 1994. Experimental determination of the charge on dust particles forming Coulomb lattices. Phys. Lett. A. 1994, Vol. 191, 3, pp. 301-308. Millikan, R. A. 1924. A new modification of the cloud method of determining the elementary electrical charge and the most probable value of that charge. Phil. Mag. S. 1924 г., Т. 19, 110, стр. 209-228. Monarkha, Y. and Kono, K. 2004. Two-Dimensional Coulomb Liquids and Solids. Berlin : Springer, 2004. p. 357. Morfill, G. E. and et, al. 1999. Condensed plasmas under microgravity. Phys. Rev. Lett. 1999, Vol. 83, 8, pp. 1598-1604. Park, D. and et, al. 2007. Real-time measurement of submicron aerosol particles having a log-normal size distribution by simultaneously using unipolar diffusion charger and unipolar field charger. J. Aerosol Sci. 2007, Vol. 38, pp. 1240-1245. Peng, W. P. and et, al. 2004. Measuring masses of single bacterial whole cells with a quadrupole ion trap. J. Am. Chem. Soc. 2004, Vol. 126, 38, pp. 11766-11767. Penning, F. M. 1936. Introduction of an axial magnetic field in the discharge between two coaxial cylinders. Physica. 1936, Vol. 3, pp. 873-894. Philip, M. A., Gelbard, F. and Arnold, S. 1983. An absolute method for aerosol particle mass and charge measurement. J. Coll. Inter. Sci. 1983, Vol. 91, 2, pp. 507-515. Polat, M., Polat, H. and Chander, S. 2000. Electrostatic charge on spray droplets of aqueous surfactant solutions. J. Aerosol Sci. 2000, Vol. 31, 5, pp. 551-562. Prestage, J. D., Dick, G. J. и Maleki, L. 1989. New ion trap for frequency standard applications. J. Appl. Phys. 1989 г., Т. 66, стр. 1013-1017. Prestage, J. D., Williams, A. и Maleki, L. 1991. Dynamics of charged particles in a Paul radio-frequency quadrupole trap. PRL. 1991 г., Т. 66, стр. 2964-2967. Ruby, L. 1996. Applications of the Mathieu equation. Am. J. Phys. 1996, Vol. 64, 1, pp. 39-44. Scott, W. T. 1959. Who Was Earnshow? Am. J. Phys. 1959, Vol. 27, 6, pp. 418-419. Sokolov, A. A. and Pavlenko, Y. G. 1967. Induced and Spontaneous Emission in Crossed Fields. Optics and Spectroskopy. 1967, Vol. 22, pp. 1-3. Takahashi, T. 1973. Measurement of electric charge of cloud drolets, drizzle, and raindrops. Rev. Geophys. 1973, Vol. 11, 4, pp. 903-924. Thomas, H., et al. 1994. Plasma Crystal: Coulomb Crystallization in a Dusty Plasmas. Phys. Rev. Lett. 1994, Vol. 73, 5, pp. 652-655. Tomme, E. B. and et, al. 2000. Parabolic plasma sheath potentials and their implications for the charge on levitated dust particles. Phys. Rev. Lett. 2000, Vol. 85, pp. 2518-2521. Van Dyck, R. S., Schwinberg, P. B. and Dehmelt, H. G. 1977. Precise Measurements of Axial, Magnetron, Cyclotron, and Spin-Cyclotron-Beat Frequencies on an Isolated 1-meV Electron. Phys. Lett. 1977, Vol. 38, pp. 310-314. Vasilyak, L. M. and et, al. 2013. Coulomb stable structures of charged dust particles in a dynamical trap at atmospheric pressure in air. NJP. 2013, Vol. 15, p. 043047. Winter, H. and Ortjohan, H. W. 1991. Simple demonstration of storing macroscopic particles in a "Paul trap". Am. J. Phys. 1991, Vol. 59, 9, pp. 807-813. Wuerker, R. F., Shelton, H. and Langmuir, R. V. 1959. Electrodynamic Containment of Charged Particles. J. App. Phys. 1959, Vol. 30, 3, pp. 342-349. Zhu, Z. and et, al. 2011. Characterization of bioparticles using a miniature cylindrical ion trap mass spectrometer operated at rough vacuum. Analyst. 2011, Vol. 136, 7, pp. 1305-1309. Гапонов, А. В. и Миллер, М. А. 1958. О потенциальных ямах для заряженных частиц в высокочастотном электромагнитном поле. ЖЭТФ. 1958 г., Т. 34, 2, стр. 242-243. Кучинский, Г. С. и Назаров, Н. И. 1992. Силовые электрические конденсаторы. 2-е. Москва : Энергоатомиздат, 1992. Пауль, В. 1989. Электромагнитные ловушки для заряженных и нейтральных частиц. УФН. 1989 г., Т. 160, 12, стр. 110-127. Фортов, В.Е., и др. 2004. Пылевая плазма. УФН. 2004 г., Т. 54, 5, стр. 495-544.
Отрывок из работы

Глава 1. Обзор литературы. 1.1 Кулоновские структуры. Кулоновские системы представляют собой ансамбль заряженных частиц, взаимодействующих друг с другом посредством сил электрической природы. Наибольший исследовательский интерес представляют кулоновские системы, в которых потенциальная энергия кулоновского взаимодействия превышает кинетическую энергию частиц. Такие системы могут вести себя подобно жидкостям или кристаллам, что было в полной мере изучено в контексте пылевой плазмы (Fortov, et al., 2009). Сильно коррелированные кулоновские системы демонстрируют такие представляющие научный интерес явления, как фазовые переходы, волны и неустойчивости различной природы (Фортов, и др., 2004). Впервые заряженные пылевые частицы в газовых разрядах были обнаружены Ленгмюром (Langmuir, et al., 1924). В работе 1986 г (Ikezi, 1986) Икези предположил, что в пылевой плазме может возникать кулоновская кристаллизация при типичных для плазмы условиях и микрометровых размерах частиц. Об экспериментальном подтверждении существования плазменных кристаллов впервые было сообщено на конференции IGPIG в 1993 г. и опубликовано в следующем году Томасом и др. (Thomas, 1994). Примерно в это же время еще двумя, работавшими независимо друг от друга, научными группами были представлены работы (Chu, et al., 1994), (Hayashi, et al., 1994), в которых были получены кулоновские кристаллические структуры из заряженных макрочастиц размером около 10 мкм в слабоионизованной плазме высокочастотного разряда при низком давлении. Разряд формировался в аргоне между двумя плоскими, горизонтально расположенными электродами, к которым прикладывалось напряжение частотой около 14 МГц. Облако частиц имело форму диска диаметром в несколько сантиметров. В вертикальном направлении число слоев частиц, параллельных электроду, составляло несколько десятков при среднем межчастичном расстоянии в несколько сотен микрометров. Таким образом, кулоновская структура имела существенно двумерный характер. Следует заметить, что вертикальный размер ограничивался влиянием силы тяжести, которое удалось снизить до пренебрежимо малой величины при проведении экспериментов в услових микрогравитации (Morfill, et al., 1999). Микрогравитация достигалась путем проведения экспериментов на борту самолета, совершающего параболический полет. Кулоновские структуры также были получены в разряде постоянного тока (Fortov, et al., 1996), в термической плазме, создаваемой газовой горелкой (Fortov, et al., 1997), плазме, индуцированной УФ излучением (Fortov, et al., 1998), ядерно-возбуждаемой плазме (Fortov, et al., 1998). Существуют также квантовые системы сильновзаимодействующих кулоновских частиц, например, электроны на поверхности жидкого гелия (Monarkha, et al., 2004) и квантовые точки (Heiss, 2004). В описанных выше работах кулоновские структуры были получены с помощью комбинации сил электрической и неэлектрической природы. Как известно, согласно теореме Ирншоу не существует устойчивой конфигурации точечных зарядов в электростатических полях, создаваемых неподвижными источниками. Однако удержание заряженных частиц возможно исключительно силами электрической природы при использовании переменных электрических полей. Одно из первых экспериментальных наблюдений кулоновских структур в электродинамических ловушках было проведено в конце 50-х годов прошлого века (Wuerker, et al., 1959). В этой работе смесь железных и алюминиевых частиц микронного размера удерживалась в вакууме с помощью специальной конфигурации переменного и статического электрического поля, создаваемого классической (ионной) ловушкой Пауля (Пауль, 1989). В более поздних работах кулоновские структуры, состоящие из охлажденных ионов, создавались и с помощью ловушек Пеннинга (Bollinger, et al., 2003), (Becker, et al., 1995). В работе (Gilbert, et al., 1988) однокомпонентная плазма, состоящая из ионов 9Be+ (ионные
Условия покупки ?
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Дипломная работа, Разное, 54 страницы
2000 руб.
Дипломная работа, Разное, 89 страниц
1200 руб.
Служба поддержки сервиса
+7 (499) 346-70-XX
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Откликнуться на объявление

Имя *
Контакты (скайп, email, телефон) *
Ваше сообщение
Откликнуться
/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg