ЗАРЯДКА ЧАСТИЦ В МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ ПЫЛЕВОЙ ПЛАЗМЕ ВЛАЖНЫХ АЗОТ-КИСЛОРОДНЫХ СМЕСЕЙ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Рассмотрена зарядка пылевых частиц микронного размера в многокомпонентной плазме влажного воздуха и газовых смесей H2O:O2:N2 при различных скоростях ионизации газа внешним источником ионизации. Заряд пылевых частиц определялся на основе кинетической модели ионно-молекулярных процессов, включающей более 600 реакций для электронов, отрицательных и положительных ионов, включая гидратированные ионы, содержащие до 12 молекул воды. Установлено, что несмотря на пренебрежимо малую концентрацию электронов вдали от пылевой частицы в невозмущенной плазме, заряд пылевых частиц во влажном воздухе при превышении скорости ионизации газа критического значения определяется именно потоком электронов. Это приводит к достаточно высоким значениям заряда пылевых частиц, сравнимых с зарядом в электроположительных газах. Проведены исследования влияния скорости ионизации газа и его состава на величину заряда пылевых частиц. Проведен сравнительный анализ полученных данных с результатами аналитической теории зарядки частиц при повышенных давлениях. Рассмотрен вопрос о влиянии поляризации заряда частицы под действием точечного заряда иона (электрона) на величину заряда пылевых частиц.

Об авторах

Д. В Высоцкий

Государственный научный центр РФ “Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований”

Москва, Россия

Н. И Трушкин

Государственный научный центр РФ “Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований”

Москва, Россия

А. В Филиппов

Государственный научный центр РФ “Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований”

Email: fav@triniti.ru
Москва, Россия

В. Е Черковец

Государственный научный центр РФ “Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований”

Москва, Россия

Список литературы

  1. Цытович В.Н. // УФН. 1997. T. 167. C. 57. https://doi.org/10.3367/UFNr.0167.199701e.0057
  2. Фортов В.Е., Храпак А.Г., Храпак С.А., Молотков В.И., Петров О.Ф. // УФН. 2004. Т. 174. С. 495. https://doi.org/10.3367/UFNr.0174.200405b.0495
  3. Fortov V.E., Ivlev A.V., Khrapak S.A., Khrapak A.G., and Morfll G.E. // Phys. Rep. 2005. V. 421. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.physrep.2005.08.007
  4. Morfll G.E, Ivlev A.V. // Rev. Mod. Phys. 2009. V. 81. P. 1353. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.81.1353
  5. Melzer A. Physics of dusty plasmas. Cham, Switzerland: Springer, 2019. https://doi.org/10.1007/ 978-3-030-20260-6
  6. Pustylnik M.Y., Pikalev A.A., Zobnin A.V., Semenov I.L., Thomas H.M., and Petrov O.F. // Contrib. Plasma Phys. 2021. V. 61. P. 202100126. https://doi.org/10.1002/ctpp.202100126
  7. Adamovich I., Agarwal S., Ahedo E., Alves L.L., Baalrud S., Babaeva N., Bogaerts A., Bourdon A., Bruggeman P.J., Canal C., Choi E.H., Coulombe S., Donkó Z., Graves D.B., Hamaguchi S., Hegemann D., Hori M., Kim H.-H., Kroesen G.M.W., Kushner M.J., Laricchiuta A., Li X., Magin T.E., Thagard S.M., Miller V., Murphy A.B., Oehrlein G.S., Puac N., Sankaran R.M., Samukawa S., Shiratani M., Simek M., Tarasenko N., Terashima K., Tomas E. Jr., Trieschmann J., Tsikata S., Turner M.M., van der Walt I.J., van de Sanden M.C.M., and von Woedtke T. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2022. V. 55. P. 373001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/ac5e1c
  8. Beckers J., Berndt J., Block D., Bonitz M., Bruggeman P.J., Couedel L., Delzanno G.L., Feng Y., Gopalakrishnan R., Greiner F., Hartmann P., Horа́nyi M., Kersten H., Knapek C.A., Konopka U., Kortshagen U., Kostadinova E.G., Kovačevic E., Krasheninnikov S.I., Mann I., Mariotti D., Matthews L.S., Melzer A., Mikikian M., Nosenko V., Pustylnik M.Y., Ratynskaia S., Sankaran R.M., Schneider V., Thimsen E.J., Thomas E., Thomas H.M., Tolias P., van de Kerkhof M. // Phys. Plasmas. 2023. V. 30. P.120601. https://doi.org/10.1063/5.0168088
  9. Hegemann D., Gór M., Kalem F., and Navascués P. // Materials Today Nano. 2024. V. 27. P.100503. https://doi.org/10.1016/j.mtnano.2024.100503
  10. Choudhary M. // J. Plasma Phys. 2025. V. 91. P. E7. https://doi.org/10.1017/S0022377824001636
  11. Krivtsun I.V., Momot A.I., Antoniv D.V., and Qin B. // Plasma Chem. Plasma P. 2025. V. 45. P.971. https://doi.org/10.1007/s11090-025-10554-3
  12. Gunn R. // J. Atmos. Sci. 1954. V.11. P.339. https://doi.org/10.1175/1520-0469(1954)011
  13. Keefe D., Nolan P.J., and Rich T.A. // Proceed. Royal Irish Acad. Section A: Mathematical and Physical Sciences. 1959. V. 60. P. 27.
  14. Fuchs N.A. // Geofisica pura e applicata. 1963. V. 56. P. 185. https://doi.org/10.1007/BF01993343
  15. Fuchs N.A. // Bull. Academy of Sciences of the USSR. Geophys. ser. 1964. V. 4. P.579.
  16. Hoppel W.A., Frick G.M. // Aerosol Sci. Tech. 1986. V. 5. P. 1. https://doi.org/10.1080/02786828608959073
  17. Fjeld R.A., McFarland A.R. // J. Aerosol Sci. 1986. V. 17. P. 653. https://doi.org/10.1016/0021-8502(86)90045-5
  18. Oron A., Seinfeld J.H., and Okuyama K. // J. Colloid. Interf. Sci. 1989. V. 133. P. 57. https://doi.org/10.1016/0021-9797(89)90281-6
  19. Yair Y., Levin Z. // J. Geophys. Res.-Atmos. 1989. V. 94. P. 13085. https://doi.org/10.1029/JD094iD11p13085
  20. Reischl G.P., Mӓkelӓ J.M., Karch R., and Necid J. // J. Aerosol Sci. 1996. V. 27. P. 931. https://doi.org/10.1016/0021-8502(96)00026-2
  21. Dhanorkar S., Kamra A.K. // J. Geophys. Res.-Atmos. 2001. V. 106. P. 12055. https://doi.org/10.1029/2000JD900709
  22. Gensdarmes F. // The electrical charging of inactive aerosols in high ionised atmosphere, the electrical charging of artificial beta radioactive aerosols. CEA/Fontenay-aux-Roses, 2000. No. CEA-R-5941.
  23. Clement C.F., Calderbank D.M.J., and Harrison R.G. // J. Aerosol Sci. 1994. V. 25. P. 623. https://doi.org/10.1016/0021-8502(94)90004-3
  24. Clement C.F., Clement R.A., and Harrison R.G. // J. Aerosol Sci. 1995. V. 26. P. 1207. https://doi.org/10.1016/0021-8502(95)00525-0
  25. Clement C.F., Harrison R.G. // J. Aerosol Sci. 2000. V. 31. P.363. https://doi.org/10.1016/S0021-8502(99)00064-6
  26. Albdour S.A., Sharaf O.Z., and Addad Y. // Sci. Total Environ. 2024. V. 955. P.177130. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.177130
  27. Паль А.Ф., Старостин А.Н., Филиппов А.В. // Физика плазмы. 2001. Т. 27. С.155.
  28. Дербенев И.Н., Филиппов А.В. // ЖЭТФ. 2015. Т. 148. С. 391.
  29. Babaeva N.Y., Lee J.K., and Kim H.C. // Plasma Sources Sci. T. 2003. V. 13. P. 127. https://doi.org/10.1088/0963-0252/13/1/016
  30. Babaeva N.Y., Lee J.K. // IEEE Trans. Plasma science. 2004. V. 32. P. 823. https://doi.org/10.1109/TPS.2004.830724
  31. Грач В.С., Гарасёв М.А. ЖЭТФ. 2015. T. 148. С. 150. https://doi.org/10.7868/S0044451015070147
  32. Филиппов А.В., Дербенев И.Н., Куркин С.А. // ЖЭТФ. 2017. Т. 152. С. 1131. https://doi.org/10.7868/S004445101711027X
  33. Fridman A., Lawrence A.K. Plasma physics and engineering. Boca Raton: CRC press, 2004.
  34. Matsoukas T., Russell M. // J. Appl. Phys. 1995. V. 77. P. 4285. https://doi.org/10.1063/1.359451
  35. Matsoukas T., Russell M. // Phys. Rev. E. 1997. V. 55. P. 991. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.55.991
  36. Shotorban B. // Phys. Rev. E. 2011. V. 3. P. 066403. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.83.066403
  37. Matthews L.S., Shotorban B., and Hyde T.W. // Phys. Rev. E. 2018. V. 97. P. 053207. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.97.053207
  38. Shotorban B. // Phys. Plasmas. 2014. V. 21. P. 033702. https://doi.org/10.1063/1.4868860
  39. Mishra S.K., Misra S. // Phys. Plasmas. 2015. V. 22. P. 023705. https://doi.org/10.1063/1.4907664
  40. Asgari H., Muniandy S.V., and Ghalee A. // J. Plasma Phys. 2014. V. 80. P. 465. https://doi.org/10.1017/S0022377814000014
  41. Филиппов А.В., Дербенев И.Н., Дятко Н.А., Куркин С.А., Лопанцева Г.Б., Паль А.Ф., Старостин А.Н. // ЖЭТФ. 2017. Т. 152. С. 293. https://doi.org/10.7868/S0044451017080077
  42. Паль А.Ф., Серов А.О., Старостин А.Н., Филиппов А.В., Фортов В.Е. // ЖЭТФ. 2001. Т. 119. С. 272.
  43. Белов И.А., Иванов А.С., Иванов Д.А., Паль А.Ф., Старостин А.Н., Филиппов А.В., Демьянов А.В., Петрушевич Ю.В. // ЖЭТФ, 2000. Т. 117. С. 105.
  44. Батыгин В.В., Топтыгин И.Н. Сборник задач по электродинамике. М.: Наука, 1970.
  45. Смайт В. Электростатика и электродинамика. М.: Иностранная литература, 1954.
  46. Гурвич Л.В., Карачевцев Г.В., Кондратьев В.Н., Лебедев Ю.А., Медведев В.А., Потапов В.К., Ходеев Ю.С. Энергия разрыва химических связей. Потенциалы ионизации и сродство к электрону. М.: Наука, 1974.
  47. Verwey E.J.W., Overbeek J.T.G. Theory of the Stability of Lyophobic Colloids. New York-Amsterdam-London-Brussels: Elsevier Publishing Company, 1948.
  48. Barnes M.S., Keller J.H., Forster J.C., O’Neill J.A., and Coultas D.K. // Phys. Rev. Lett. 1992. V. 68. P. 313. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.68.313
  49. Дербенев И.Н., Дятко Н.А., Филиппов А.В. // Физика плазмы. 2012. Т. 38. С. 270.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).