Главное меню
Главная О сайте Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Аналитическая химия Ароматерапия Биотехнология Биохимия Высокомолекулярная химия Геохимия Гидрохимия Древесина и продукты ее переработки Другое Журналы История химии Каталитическая химия Квантовая химия Лабораторная техника Лекарственные средства Металлургия Молекулярная химия Неорганическая химия Органическая химия Органические синтезы Парфюмерия Пищевые производства Промышленные производства Резиновое и каучуковое производство Синтез органики Справочники Токсикология Фармацевтика Физическая химия Химия материалов Хроматография Экологическая химия Эксперементальная химия Электрохимия Энергетическая химия
Новые книги
Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 2" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 1" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 12" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 11" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 10" (Журналы)
Книги по химии
booksonchemistry.com -> Добавить материалы на сайт -> Журналы -> Фортов В.Е. -> "Плазменные пляски пыли" -> 2

Плазменные пляски пыли - Фортов В.Е.

Фортов В.Е. Плазменные пляски пыли — химия и жизнь , 2006. — 36 c.
Скачать (прямая ссылка): chemistrylife2006.pdf
Предыдущая << 1 < 2 > 3 4 5 6 7 8 .. 30 >> Следующая

сложностям в понимании и предсказании поведения пылевой плазмы.
Измерения показывают, что по мере увеличения энергии электронов плазмы сначала, как положено по теории, растет отрицательный заряд пылинок. Когда возникает вторичная электронная эмиссия, этот заряд начинает уменьшаться. При фотоэлектронной зарядке частицы вообще приобретают положительный заряд в десяток тысяч элементарных зарядов.
Порядок плазменных частиц
Поговорим немного о тех параметрах, которые помогают описать поведение пылевой плазмы. Первый из них — длина экранирования плазмы, или радиус Дебая, хорошо известный химикам из
Установка для изучения пылевой плазмы в газовом разряде и ее принципиальная схема
Так облако пыли пляшет в стационарном газовом разряде, распадаясь порой на вихри и пластины
ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ НАУКИ
теории электролитов. Его смысл таков. Поскольку вокруг заряженной пылинки собираются другие заряженные частицы, например ионы,возникаетэкрани-ровка заряда. В результате пылинки взаимодействуют друг с другом не так, как положено по закону Кулона, когда потенциал равен заряду, деленному на расстояние, а по закону Дебая—Хюккеля, где добавлен множитель, который быстро (по экспоненте) убывает с ростом расстояния. Это расстояние нормировано на радиус Дебая, то есть на границе сферы такого радиуса экспонента резко замедляет свое падение. Отсюда следует, что, когда концентрация пылинок (или параметры плазмы, от которых зависит радиус Дебая) переходит через некоторое критическое значение, их энергия должна существенно меняться. А от этого, точнее, от соотношения потенциальной и кинетической энергии как раз и зависит способность частиц собираться в упорядоченные структуры. Это соотношение называется степенью неидеаль-ности плазмы.
Так два параметра — степень неиде-альности пылевой плазмы и среднее расстояние между частицами, нормированное на радиус Дебая, — стали теми координатами, в которых строят диаграмму фазового равновесия. И как показал расчет, в пылевой плазме может быть три основных типа структур: жидкость, объемноцентрированная кубическая (ОЦК) и более плотная гранецентриро-ванная кубическая (ГЦК) решетки. Граница между последними проходит как раз в том месте, где расстояние между частицами пыли равно двум радиусам Дебая: если расстояние меньше, то есть пылинки не экранированы, получается решетка ОЦК, в противном случае — ГЦК. Нагрев, то есть увеличение кинетической энергии движения частиц пыли, любую из этих структур превращает в жидкость.
Эксперименты с пылевой плазмой проводят несколькими способами, и каждый из них дает упорядоченные структуры. Впервые плазменно-пылевой кристалл обнаружили в высокочастотном емкостном разряде низкого давления в инертном газе. На нем мы и остановимся. При таком типе разряда плазму создают, подавая на нижний электрод электрический сигнал высокой частоты. Из-за особенностей схемы такой установки этот электрод в среднем за период колебания сиг-
«Химия и жизнь», 2006, № 4, www.hij.ru
нала оказывается положительно заряженным, и зарядившиеся пылинки начинают зависать вблизи его поверхности. Чтобы их удержать в горизонтальном направлении, на электроде устанавливают металлическое кольцо.
Обычно в установке оказывается до сотен тысяч частиц, которые дают хорошо упорядоченную структуру. Она состоит из нескольких (от одного до десятков) горизонтальных слоев. В каждом слое частицы упорядочены в наиболее плотную гексагональную укладку, а по вертикальной оси расположены строго друг над другом, формируя кубическую решетку. Получается, что на Земле не удается достичь реальных трехмерных структур — кристаллы выходят квазидвумерными. Это напрямую связано с действием силы тяжести. Для левитации пылинок нужно сильное электрическое поле, которое возможно лишь вблизи поверхности электрода. А там оно весьма анизотропно, да и ионы в нем начинают двигаться со сверхзвуковыми скоростями. Внешние силы, действующие на пылинку, оказываются сопоставимыми с силами меж-частичного взаимодействия. Поэтому пылевое образование получается неоднородным, сильно сжатым в вертикальном направлении, и сравнивать их поведение с поведением теоретической дебаевской системы частиц трудно. Для более «чистых» экспериментов надо лететь в космос. Однако и на Земле с помощью пылевой плазмы можно изучить интереснейшее явление: фазовый переход из кристаллического в неупорядоченное состояние. Причем, поскольку наблюдать плазменный кристалл гораздо проще, чем кристалл из атомов, с помощью такой модели удается разглядеть динамику фазового превращения.
Распад порядка
Плавление кристаллической решетки пылевых частиц можно вызвать разными способами. Например, увеличение энергии системы неизбежно разрушает порядок, ведь частицы движутся быстрее.
Когда кинетическая энергия пылинок становится слишком большой, начинается плавление, и тут можно насчитать несколько этапов. Сначала частицы сохраняют порядок в горизонтальной плоскости и стоят строго друг над другом в вертикальной. Однако они колеблются у этих положений равновесия со все большей амплитудой. В местах дефектов кристаллической решетки амплитуды становятся огромными. На втором этапе кристалл превращается в островки порядка, между которыми текут потоки: пылинки совершают систематические направленные перемещения. Кроме того, некоторые пылинки покидают свои слои и перемещаются в вертикальном направлении. Этап «островов и потоков» сменяется «вибрационным» режимом.
Предыдущая << 1 < 2 > 3 4 5 6 7 8 .. 30 >> Следующая

Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены.
Реклама