элементарные плазменные процессы в лабораторной и космической плазме

Номер гранта:16-32-00814
Область научного знания:физика и астрономия
Тип конкурса: («мол_а»)(«мол_а») конкурс научных проектов, выполняемых молодыми учеными
Год выполнения:2016г.
Руководитель: Копнин СергейИгоревич
Статус заявки:поддержана

Аннотация к заявке:

Зарядка пылевых частиц оказывает значительное влияние на свойства и эффекты в плазменно-пылевых системах. Поэтому адекватное описание эффектов и процессов, происходящих как в лабораторной, так и в космической пылевой плазме зависит от правильного выбора модели зарядки пылевых частиц. Наряду с общепринятой зондовой моделью (в предположении ограниченных орбит) зарядки пылевых частиц, когда рассматриваются только потоки электронов и ионов плазмы на пылевую частицу, оказывается необходимым учитывать и такие процессы как фотоэффект (с разработкой модели расчёта квантового выхода для соответствующих пылевых частиц), вторичную электронную и/или ионную эмиссию, автоэлектронную эмиссию, полевую эмиссию (иногда совместно с эффектом Шоттки), дальнейшее развитие зондовой модели с учётом несферической формы пылевых частиц и т.п. Так, например, в экспериментах, проводимых в ОИВТ РАН, по получению аномально высоких значений зарядов с помощью воздействия пучка электронов с характерной энергией 25 кэВ, полученные значения зарядов пылевых частиц оказались значительно ниже, ожидаемых согласно стандартной зондовой модели. Поэтому, для адекватного описания указанного явления следует разработать модель зарядки, учитывающую вторичную электронную эмиссию, автоэлектронную эмиссию, модифицированную эффектом Шоттки, а также разработать модель зарядки пылевых частиц электронным пучком с учётом экранировки пылевых частиц ионами, нарабатываемыми электронным пучком в буферном газе, также необходим учёт вторичных электронов, попадающих в плазменно-пылевую систему в результате электронных эмиссий. Что касается плазменно-пылевых систем в космической плазме, то первоочередной задачей представляется описание плазменно-пылевых процессов в экзосфере Луны. Для их адекватного описания необходимо построение самосогласованной модели формирования плазменно-пылевой системы. Ключевую роль в этих процессах играет зарядка пылевых частиц. Однако, вопрос, какие процессы являются определяющими при зарядке пылевых частиц у неосвещённой поверхности Луны, в настоящее время является открытым. Для ионосферной плазмы, содержащей пылевые частицы, учёт новых механизмов зарядки может привести к обнаружению новых свойств и эффектов.

Аннотация к отчету по результатам реализации проекта:

Разработана модель зарядки пылевых частиц, учитывающая наряду с общепринятыми токами электронов и ионов плазмы, вторичную электронную эмиссию, автоэлектронную или полевую эмиссию, эффект Шоттки, термоэлектронную эмиссию, обратный ток вторичных электронов, порождённых различными электронными эмиссиями. Определена эволюция пылевых частиц в результате воздействия всех приведённых процессов во время зарядки, с учётом процессов рекомбинации, протекающих на поверхности пылевых частиц. Построена модель и разработаны схемы численного моделирования зарядки пылевых частиц, учитывающие указанные эффекты. На основе разработанной модели описаны процессы зарядки пылевых частиц в случае экспериментов по получению аномально высоких значений зарядов с помощью воздействия пучка электронов с характерной энергией 25 кэВ, проводимых в ОИВТ РАН. Определены основные механизмы зарядки пылевых частиц, построена самосогласованная модель формирования плазменно-пылевой системы в данном эксперименте. Оказалось, что основным механизмом зарядки пылевых частиц в данных экспериментах является автоэлектронная эмиссия, которая наряду с токами электронов и ионов на пылевые частицы определяет их заряды. Построена самосогласованная модель зарядки пылевых частиц и их динамики в данных экспериментах. Получено соответствие между теоретическими и экспериментальными значениями зарядов пылевых частиц. Рассмотрены процессы зарядки пылевых частиц со стороны неосвещённой части Луны. Оказалось, что в условиях отсутствия интенсивного радиационного потока солнечного излучения , наряду с токами электронов и ионов от солнечного ветра важную роль могут играть токи вторичной электронной эмиссии. Также следует учитывать обратный ток эмитирующих электронов с пылевых частиц и поверхности Луны. Разработаны новые механизмы зарядки пылевых частиц в запылённой ионосферной плазме. Рассмотрено влияние эффектов взаимодействия ионов с нейтралами в запыленной ионосферной плазме, а также влияние нагрева электронов при фотоэффекте на зарядку пылевых частиц в запыленной ионосфере. Определены области параметров запыленной ионосферы, в которых при вычислении зарядов пылевых частиц следует учитывать взаимодействие ионов с нейтральными атомами и молекулами в запыленной ионосферной плазме. Оказывается, что данное взаимодействие важно при описании серебристых облаков, полярных мезосферных радиоотражений, а также физических явлений, в которых участвуют частицы метеорного происхождения. Показано, что образование фотоэлектронов в процессе зарядки пылевых частиц может приводить к существенному нагреву электронов в плазме, что, в свою очередь, влияет на интенсивность зарядки пылевых частиц. В рамках разработанных моделей формирования плазменно-пылевых систем рассмотрена возможность существования и изучены свойства нелинейных пылевых звуковых возмущений в запыленной плазме приповерхностного слоя Луны, а также в запыленной плазме ионосферы Земли; предложен механизм формирования неоднородностей концентраций электронов и ионов в запыленной ионосфере в результате развития модуляционного взаимодействия электромагнитных волн. Предложены механизмы преобразования энергии в пылевой плазме атмосферы Земли и Лунной экзосферы. Проведено исследование взаимодействия плазмы у поверхности Луны с оболочкой спускаемого аппарата лунной миссии Луна-Глоб.
Аннотации к заявке и отчету приведены в авторской редакции. по состоянию на 05.04.2020.

Библиография

Приведена в авторской редакции.
Помог ли вам материал?
0    0