Спектральная плотность случайных процессов и межчастичное взаимодействие в комплексной плазме (по материалам кандидатской диссертации)

Аннотация

1. Впервые получены аналитические выражения для спектральной плотности случайных процессов, действующих в обобщенной системе связанных гармонических осцилляторов, в том числе и с учетом нарушения симметрии их взаимодействия.

2. Изучено влияние основных параметров системы броуновских частиц с несимметричным межчастичным взаимодействием в удерживающем силовом поле на спектральную плотность их колебаний.

3. Предложен новый метод бесконтактной диагностики параметров плазменно-пылевой системы, основанный на измерении спектрального отклика пылевой подсистемы на стохастические процессы и позволяющий количественно определять (восстанавливать) производные удельных сил взаимодействия между пылевыми частицами и внешних удерживающих сил, а также коэффициенты трения частиц и интенсивности источников их стохастической энергии. Для работы метода не требуются внешние возмущения системы, специальная модернизация экспериментальной установки, предварительные измерения электрического поля ловушки и размеров частиц, а также предположения о типе парного межчастичого взаимодействия.

4. Проведена проверка работы предложенного экспериментального метода диагностики на результатах численных расчетов. Сравнение с существующими бесконтактными методами показало его значительное преимущество при обработке траекторий частиц с ошибками в определении их положений в пространстве (с конечным пространственным разрешением).

5. Впервые детально изучено нарушение симметрии эффективного взаимодействия двух микрочастиц в приэлектродном слое высокочастотного газового разряда емкостного типа. С помощью метода, основанного на анализе спектральной плотности колебаний частиц, получены зависимости производных сил межчастичного взаимодействия и относительных зарядов частиц от давления буферного газа и мощности разряда. Было обнаружено, что даже небольшие (порядка 0.1–1%) пространственные флуктуации заряда одной частицы, вызванные ее стохастическим движением в кильватерном следе другой частицы, могут привести к значительному изменению измеряемой производной межчастичной силы.

6. Впервые исследовано взаимодействие между пылевыми частицами, образующими вертикально ориентированную цепочку в приэлектродном слое высокочастотного разряда. С помощью метода, основанного на анализе спектральной плотности колебаний частиц, определены производные удельных внешних и межчастичных сил. Обнаружено значительное нарушении симметрии эффективного взаимодействия между всеми парами частиц (ближайших соседей) в цепочке.

7. Выполнена экспериментальная проверка критериев конфигурационной устойчивости системы из двух пылевых частиц в анизотропной плазме. Измерения проводились для частиц, левитирующих в стратифицированном тлеющем разряде постоянного тока.

8. Впервые количественно исследованы межчастичное взаимодействие и электрическое поле страты в области левитации пылевых частиц в тлеющем разряде. Показан эффект разрядки одной микрочастицы, находящейся в кильватерном следе другой частицы.

9. Получены новые данные о влиянии магнитного поля на транспортные, спектральные и структурные характеристики заряженных броуновских частиц в различных электрических полях. Предложены аналитические соотношения для спектральной плотности смещений частиц и их коэффициентов массопереноса.

Возврат к списку