Double Dust Structures in Different Stratum Phases in Moderate Magnetic Fields

S. I. Pavlov; Павлов С. И.; E. S. Dzlieva; Дзлиева Е. С.; L. G. D’yachkov; Дьячков Л. Г.; L. A. Novikov; Новиков Л. А.; M. V. Balabas; Балабас М. В.; V. Yu. Karasev; Карасев В. Ю.

doi:10.31857/S036729212360053X

Double Dust Structures in Different Stratum Phases in Moderate Magnetic Fields

Authors: Pavlov S.I.¹, Dzlieva E.S.¹, D’yachkov L.G.², Novikov L.A.¹, Balabas M.V.¹, Karasev V.Y.¹
Affiliations:
1. St. Petersburg State University
2. Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences
Issue: Vol 49, No 10 (2023)
Pages: 995-1002
Section: ПЫЛЕВАЯ ПЛАЗМА
URL: https://journals.rcsi.science/0367-2921/article/view/232788
DOI: https://doi.org/10.31857/S036729212360053X
EDN: https://elibrary.ru/EQWDEV
ID: 232788

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Three-dimensional plasma-dust formations consisting of calibrated dust particles differing in sizes and material densities are studied. The characteristic features of the structures formation in stratified glow discharge were studied, as well as their shapes and dynamics in the external magnetic fields. From several types of powders, the spatially separated double structures were obtained, which filled the dust trap, being located in different stratum phases. For each part of the structure, the average rotational velocities were obtained as functions of the magnetic field. In the range, in which the rotation mechanism depends on the particle size and the ion drag force is dominant, the rotational velocity was numerically estimated with allowance for the parameters variation along the stratum.

Keywords

dusty plasma, magnetic field, glow discharge, standing strata, dust structures

References

Fortov V.E., Morfill G.E. Complex and Dusty Plasmas: From Laboratory to Space. New York: Taylor and Francis, 2010.
Цытович В.Н., Морфилл Г.Е., Томас В.Х. // Физика плазмы. 2002. Т. 28. С. 675.
Фортов В.Е., Петров О.Ф., Молотков В.И. и др. // УФН. 2004. Т. 174. № 5. С. 495.
Bonitz M., Horing N., Ludwig P. Introduction to Complex Plasma. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2010.
Konopka U., Ratke L., Thomas H.M. // Phys. Rev. Lett. 1997. V. 79. P. 1269.
Thomas E. // New J. Phys. 2003. V. 5. P. 45.1.
Sütterlin K.R., Wysocki A., Ivlev A.V., Räth C., Tho-mas H.M., Rubin-Zuzic M., Goedheer W.J., Fortov V.E., Lipaev A.M., Molotkov V.I., Petrov O.F., Morfill G.E., Löwen H. // Phys. Rev. Lett. 2009. V. 102. P. 085003.
Golubovskii Yu., Karasev V., Kartasheva A. // Plasma Sources Sci. Technol. 2017. V. 26. P. 115003.
Holman A., Melzer A., Piel A. // Phys. Rev. E. 1999. V. 59. P. 3835.
Fortov V.E., Petrov O.F., Molotkov V.I., Poustylnik M.Y., Torchinsky V.M., Naumkin V.N. Khrapak A.G. // Phys. Rev. E. 2005. V. 71. P. 036413.
Samsonov D., Zhdanov S.K., Quinn R.A., Popel S.I., Morfill G.E. // Phys. Rev. Lett. 2004. V. 92. P. 255004.
Ворона Н.А., Гавриков А.В., Иванов А.С., Пет-ров О.Ф., Фортов В.Е., Шахова И.А. // ЖЭТФ. 2007. Т. 132. № 4. С. 941.
Vasiliev M.M., Petrov O.F., Alekseevskaya A.A., Iva-nov S.I., Vasilieva E.V. // Molecules. 2020. V. 25. P. 3375.
Василяк Л.М., Ветчинин С.П., Поляков Д.Н., Фортов В.Е. // ЖЭТФ. 2005. Т. 127. № 5. С. 1166.
Карасев В.Ю., Эйхвальд А.И., Дзлиева. Е.С. // Опт. и Спектр. 2006. Т. 100. № 3. С. 499.
Chen F.F. Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion. New York: Plenum, 1987.
Грановский В.Л. Электрический ток в газе. Установившийся ток. М.: Наука, 1971.
Карасев В.Ю., Дзлиева Е.С., Павлов С.И. Лабораторная пылевая плазма в магнитном поле. СПб.: Свое Издательство, 2016.
Sato N., Uchida G., Kaneko T., Shimizu S., Iizuka S. // Phys. Plasmas. 2001. V. 8. № 5. P. 1786.
Kaw P.K., Nishikawa K., Sato N. // Phys. Plasmas. 2002. V. 9. P. 387.
Ishihara O., Kamimura T., Hirose K.I., Sato N. // Phys. Rev. E. 2002. V. 66. P. 046406.
Choudhary M., Bergert R., Moritz S., Mitic S., Thoma M.H. // Contrib. Plasma Phys. 2020. V. 61. e202000110.
Carstensen J., Greiner F., Hou L.J., Maurer H., Piel A. // Phys. Plasmas. 2009. V. 16. P. 013702.
Dzlieva E.S., D’yachkov L.G., Novikov L.A., Pavlov S.I., Karasev V.Yu. // Plasma Sources Sci. Technol. 2019. V. 28. P. 085020.
Дзлиева Е.C., Дьячков Л.Г., Новиков Л.А., Кара-сев В.Ю., Павлов С.И. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. № 1. С. 7.
Карасев В.Ю., Дзлиева Е.C., Дьячков Л.Г., Нови-ков Л.А., Павлов С.И. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. № 2. С. 186.
Karasev V.Yu., Dzlieva E.S., Ivanov A.Yu., Eikhvald A.I. // Phys. Rev. E. 2006. V. 74. P. 066403.
Васильев М.М., Дьячков Л.Г., Антипов С.Н., Пет-ров О.Ф., Фортов В.Е. // Письма в ЖЭТФ. 2007. Т. 86. № 6. С. 414.
Vasiliev M.M., Dyachkov L.G., Antipov S.N., Huijink R., Petrov O.F., Fortov V.E. // European Phys. Lett. 2011. V. 93. P. 15001.
Dzlieva E.S., Dyachkov L.G., Novikov L.A., Pavlov S.I., Karasev V.Y. // European Phys. Lett. 2018. V. 123. P. 15001.
Dzlieva E.S., Dyachkov L.G., Novikov L.A., Pavlov S.I., Karasev V.Yu. // Plasma Sources Sci. Technol. 2020. V. 29. P. 085020.
Dzlieva E.S., Karasev V.Yu., Pavlov S.I. // European Phys. Lett. 2015. V. 110. P. 55002.
Dzlieva E.S., Karasev V.Yu., Pavlov S.I., Ermolenko M.A., Novikov L.A., Maiorov S.A. // Contrib. Plasma Phys. 2016. V. 56. P. 197.
Karasev V.Yu., Dzlieva E.S., Ermolenko M.A., Golu-bev M.S., Ivanov A.Yu. // Contr. Plasma Phys. 2011. V. 51. P. 509.
Карасев В.Ю., Эйхвальд А.И., Дзлиева Е.С. // Опт. и Спектр. 2006. Т. 101. № 3. С. 511.
Голубовский Ю.Б., Кудрявцев А.А., Некучаев В.О., Порохова И.А., Цендин Л.Д. Кинетика электронов в неравновесной газоразрядной плазме. СПб.: Издательство С.-Петербургского университета, 2004.
Недоспасов А.В. // УФН. 1968. Т. 94. № 3. С. 439.
Ланда П.С., Мискинова Н.А., Пономарев Ю.В. // УФН. 1980. Т. 132. № 4. С. 601.
Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1992.
Липаев А.М., Молотков В.И., Нефедов А.П. и др. // ЖЭТФ. 1997. Т. 112. Вып. 6. С. 2030.
Golubovskii Yu., Karasev V., Kartasheva A. // Plasma Sources Sci. Technol. 2018. V. 27. P. 065006.
Сухинин Г.И., Федосеев А.В. // Физика плазмы. 2007. V. 33. P. 1117.
Zobnin A.V., Usachev A.D., Petrov O.F., Fortov V.E., Thoma M.H., Fink M.A. // Phys. Plasmas. 2018. V. 25. P. 033702.
Дзлиева Е.С., Карасев В.Ю., Эйхвальд А.И. // Опт. и Спектр. 2005. Т. 98. С. 621.
Дзлиева Е.С., Карасев В.Ю., Эйхвальд А.И. // Опт. и Спектр. 2004. Т. 97. № 1. С. 107.
Карасев В.Ю., Эйхвальд А.И., Дзлиева Е.С. // Вестник СПбГУ. Сер. 4. 2009. Вып. 1. С. 140.
Абдирахманов А.Р., Карасев В.Ю., Дзлиева Е.С., Павлов С.И., Новиков Л.А., Досболаев М.К., Коданова С.К., Рамазанов Т.С. // ТВТ. 2021. Т. 59. С. 657.
Dzlieva E.S., D’yachkov L.G., Novikov L.A., Pavlov S.I., Karasev V.Yu. // Molecules. 2021. V. 26. P. 3788.
Chaudhuri M., Nosenko V., Knapek C., Konopka U., Ivlev A.V., Thomas H.M., Morfill G.E. // Appl. Phys. Lett. 2012. V. 100. P. 264101.
Zobnin A.V., Usachev A.D., Fortov V.E. // AIPConf. Proc. 2002 V. 649. P. 293.
Pavlov S.I., Dzlieva E.S., Novikov L.A., Karasev V.Yu. // X International conference on Plasma Physics and Plasma Technology. Contrib. papers. Minsk. 2022. P. 142.
Nedospasov A.V. // Phys. Rev. E. 2009. V. 79. P. 036401.
Arkar K., Vasiliev M.M., Petrov O.F., Kononov E.A., Trukhachev F.M. // Molecules. 2021. V. 26. P. 561.
Svetlov A.S., Vasiliev M.M., Kononov E.A., Petrov O.F., Trukhachev F.M. // Molecules. 2023. V. 28. P. 1790.
Карасев В.Ю., Полищук В.А., Горбенко А.П., Дзлие-ва E.C., Ермоленко М.А., Макар М.М. // ФТТ. 2016. Т. 58. Вып. 5. С. 1007.
Цендин Л.Д. // УФН. 2010. Т. 180. С. 139.
Голубовский Ю.Б., Нисимов С.У., Сулейменов Э.И. // ЖТФ. 1994. Т. 64. С. 54.
Stewart A.B. // J. Appl. Phys. 1956. V. 27. P. 911.
Golubovskii Yu.B., Skoblo A.Yu., Wilke C., Kozakov R.V., Behnke J., Nekutchaev V.O. // Phys. Rev. E. 2005. V. 72. P. 026414.
Golubovskii Yu.B., Kozakov R.V., Maiorov V.A., Behnke J., Behnke J.F. // Phys. Rev. E. 2000. V. 62. P. 2707.
Golubovskii Yu.B., Kozakov R.V., Nekuchaev V.O., Skoblo A.Yu. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. V. 41. P. 105205.
Deutcsh N., Pfau S. // Beitr. Plasmaphys. 1975. V. 6. № 1. P. 23.
Дзлиева Е.C., Карасев В.Ю., Машек И.Ч., Пав-лов С.И. // ЖТФ. 2016. Т. 86. В. 6. С. 145.