Исследование плазменно-пылевых структур в тлеющем разряде в магнитном поле тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ДЗЛИЕВА Елена Сослановна

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАЗМЕННО-ПЫЛЕВЫХ СТРУКТУР В ТЛЕЮЩЕМ РАЗРЯДЕ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ

Специальность: 01.04.05 - оптика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

На правах рукописи

Санкт-Петербург

2004

Работа выполнена на кафедре общей физики I физического факультета Санкт-Петербургского государственного университета.

Научный руководитель -

доктор физико-математических наук,

профессор Машек Игорь Чеславович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук,

профессор Хахаев Анатолий Диамидович

доктор физико-математических наук, профессор

Ионих Юрий Зиновьевич

Ведущая организация:

Физико-технический институт РАН им. А.Ф.Иоффе

на

Защита диссертации состоится декабря 2004г,

заседании диссертационного совета Д 212.232.45 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., д.7/9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им. М. Горького СПбГУ.

Автореферат разослан «//» ноября 2004г.

Ученый секретарь диссертационного доктор физико-математических

Тимофеев Н.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Пылевая плазма представляет собой квазинейтрайльный монтированный газ с твердыми частицами, которые в плазму вводятся извне, или в ней образуются и растут. Иногда о такой плазме говорят как о плазме с конденсированной дисперсной фазой, коллоидной или комплексной. В лабораторной пылевой плазме размер пылевых частиц а может быть от 0,01 до 100 мкм.

В лабораторных условиях пылевая плазма была впервые обнаружена Ленгмюром еще в 1924 году. Сейчас установлено, что пылевая компонента чаще присутствует, чем отсутствует в разрядах различного типа. Ее удержание в разряде происходит за счет появления отрицательного заряда д у пылевых частиц, который может достигать в низкотемпературной плазме более 1000 элементарных. Тогда макрочастица в области достаточно сильного электрического поля Е удерживается в плазме: ^ = Бд, здесь т -масса макрочастицы. У стенок газоразрядной камеры существует потенциальный барьер. Т.о., газовый разряд создает "естественную" потенциальную ловушку для пылевых частиц, и в плазме создаются плазменно-пылевые образования. При подсветке, например, лазерным лучом, пылинки можно наблюдать практически невооруженным глазом.

Активное исследование пылевой плазмы началось в последнее десятилетие, в связи с рядом технических приложений. Особым стимулом исследований стало обнаружение плазменно-пылевых структур кристаллического типа в лабораторной плазме СВЧ разряда в 1994 г. Необходимость изучения свойств пылевой плазмы связано с широким использованием технологий плазменного напыления и травления в микроэлектронике, а также при производстве тонких пленок и наночастиц. Наличие частиц в плазме не только приводит к загрязнению поверхности полупроводникового элемента и, тем самым, к увеличению выхода брака, но и возмущает плазму, зачастую непредсказуемым образом. Уменьшение и предотвращение этих негативных эффектов невозможно без понимания процессов образования и роста конденсированных частиц в плазме, механизма их переноса и влияния на свойства разряда.

Пыль и пылевая плазма широко распространены в космосе. Они обнаружены в планетарных кольцах, хвостах комет, межпланетных и межзвездных облаках, вблизи искусственных спутников Земли. Сегодня роль коллективных эффектов, вносимых пылью, учитывается при астрофизических исследованиях. Например, показано, что в кольцах Сатурна для частиц менее 1 мкм доминирующей силой взаимодействия является электростатическое отталкивание. Оно определяет толщину планетарных колец.

Пылевая компонента существует в пристеночной области термоядерных установок с магнитным удержанием.

у ^ро&чшиюмявмт

БИБЛИОТЕКА

¡№£3(0

Интерес к данному объекту с фундаментальной точки зрения вызван 1акже следующим. Плазма как смесь газов обычно характеризуется слабым или умеренным ншимоденсшисм между компонентами (но сравнению с их тепловой энергией), что состояние вещества и жидкого характеризуемых

сильным взаимодействием. Критерием сильной свяш может служить параметp неидеальности Г (постоянная связи), определяемый как шношсние энергии кулоновского взаимодействия между соседними частицами к тепловой чнер(ии частиц.

В часто используемых простых моделях эффектами экранирования и тогда при в системе появляется ближний порядок, а при

дальний Происходит кристаллизация. Одна из возможностей повышения Г в эксперименте - увеличение заряда частиц q В 1986 г. Икези было высказано предположение о возможной кристаллизации пылевой компоненты в неравновесной газоразрядной плазме. В 1994 г. илазменно-пылевой кристалл экспериментально наблюдался в плазме высокочастотного разряда, вблизи нижнего электрода на границе прикатодной области.

Плазменный кристалл может иметь различную кристаллическую структуру с постоянной решетки порядка долей миллиметра. Это позволяет наблюдать ею невооруженным глазом. Плазменные кристаллы обладают целым рядом уникальных свойств, делающих их незаменимым инструментом, как при исследовании свойств неидеальной плазмы, так и при исследовании фундаментальных свойств кристалла. К ним следует отнести простоту получения, наблюдения и контроля параметрами, а также малые времена установления равновесия и отклика на внешние возмущения; возможность проводить измерения на кинетическом уровне: напрямую определять функцию распределения пылевых частиц, детально исследовать фазовые переходы.

Цель работы. Основной целью настоящей работы является получение новых экспериментальных сведений о плазменно-нылевых структурах, образующихся в тлеющем разряде постоянного тока при наложении внешнего продольного магнитного поля. Исследование механического состояния и поведения плазменно-нылевых структур при различных внешних воздействиях, в том числе нескольких одновременно.

Научная новизна:

1. Впервые проведены исследования плазменно-пылевых структур в стратах тлеющего разряда в магнитном поле. Обнаружено вращательное движение плазменно-пылевых структур, ,сложным образом зависящее от внешних условий. Детальное

исследование скорости вращения при искусственной слабой разупорядоченности Ш1а1мс||1ю-1п.1лсвоГ( структуры показало существование радиального и осевого градиентов вращения, а гакже перемену направления вращения при увеличении магнитного поля до 200 Гс. Наблюдение за возникновением и прекращением вращения говорит о двух конкурирующих механизмах его появления.

2. Проведен опыг но воздействию гравитационной силой на плазменно-пылевую структуру при наложении магнитного поля путем наклона разрядной трубки со структурой вокруг горизонтальной оси в поле силы тяжести. Обнаружено удержание плазменно-пылевых структур радиальным полем разряда, перестройка структуры, а в

- прекращение вращения.

3. Впервые обнаружено изменение упорядоченности структуры, вызываемое магнитным нолем. Выяснено, что в отсутствие магнитного поля упорядоченность структуры в горизонтальных сечениях уменьшается по потоку ионов.

4. Предложен метод определения поля сил, действующих на пылевые частицы, по наблюдению за траекториями падающих в стратифицированном разряде отдельных пробных пылевых частиц.

Практическая ценность работы:

В результате проведенных исследований получены новые сведения о пылевой плазме, в частности, о поведении и состоянии плазменно-пылевых структур в магнитном поле. Изучены особенности формирования плазменно-пылевых структур в стратифицированном разряде в магнитном поле - установлено, что плазменно-пылевая структура в магнитном поле выше некоторого значения не формируется.

Исследование объемных структур при различных воздействиях важно для понимания процессов формирования упорядоченных структур и изменения их степени порядка. В частности, для экспериментального моделирования кристаллов и изучения фазовых переходов.

Результаты опытов по воздействию силами различной природы на плазменно-пылевые структуры (в том числе несколькими одновременно) могут быть использованы при контроле и управлении частицами в технологических процессах. Например, результаты опыта с наклоном разрядной трубки в поле силы тяжести могут быть использованы для вывода загрязняющих плазменный объем пылевых частиц.

Предложен и применен метод определения сил, действующих на пылевые частицы в стратифицированном разряде. Проведенные качественные эксперименты

показывают возможность определения таким образом распределения электрического ноля в разряде, в частности, в стоячих сграгах.

Полученные новые результаты используются в учебном процессе.

Положения, выносимые па защиту:

1. Исследование плазмснно-пылсвых структур в стратах тлеющего разряда в мш нилюм иоле. Вращательное движение шшмсишо-нылевых структур, сложным образом зависящее от внешних условий.

2. Изменение степени порядка структуры без магнитного поля и в магнитном поле.

3. Результаты опыта по воздействию гравитационной силой на плазменно-иылевую структуру при наложении ноля путем наклона разрядной трубки со структурой в стратах вокруг юризон галькой оси в поле силы тяжести.

4. Метод определения поля сил, действующих на пылевые частицы, по наблюдению за траекториями падающих в стратифицированном разряде отдельных пробных частиц.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Конференции по физике низкотемпературной плазмы (Петрозаводск 2001, 2004), Школе молодых ученых 'Методы и техника экспериментальною исследования процессов самоорганизации упорядоченных

(Петрозаводск 2002), представлены на III и IV Международной конференции но физике плазмы и плазменным технологиям (Минск 2000, 2003), Конференции но оптическим методам исследования потоков (Москва 2003), а также докладывались и обсуждались па заседаниях Кафедры Общей физики 1 СПбГУ.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в четырех статьях, а также в тезисах докладов, список которых приводится в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации состоит из ПО страниц, включая 44 рисунка, список литературы состоит из 70 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертации, сформулирована цель работы, приведены основные положения, выносимые на защиту, показана научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе приведен обзор литературы. В нем изложены моменты, касающиеся теории изолированной частицы в плазме, экспериментальные работы, посвященные

илашсшш-имлепым структурам в тлеющем разряде, а также работы по плазменно-И1.1лсн|,|м сфукгурам в магнитном поле.

Т.к. пылинка это тело, имеющее достаточно большую поверхность, то, попадая в плазму, она приобретает значительный заряд по сравнению с плазменными частицами [I]. ([лаишопши 1Ю1смцнал, а, следовательно, и заряд пылевой частицы определяется балансом электронного и ионного потоков на пылевую частицу. В неизотермической плазме диффузионный поток электронов на нейтральное тело много больше ионного. В результате пылинка заряжается отрицательно. Типичная величина заряда частиц микронных размеров лежит в пределах 10 -г-10 элементарных зарядов.

Существуют экспериментальные работы по определению заряда пылевых частиц как в ВЧ разряде, так и в разряде постоянного тока [2,3].

При теоретическом рассмотрении принято считать, что механическое состояние отдельных пылевых частиц в плазме определяется действием на них нескольких сил [4]. Если заряженная пылевая частица находится в однородной плазме во внешнем электрическом поле, электрическая сила, действующая на нее, может рассчитываться как электрическая сила, действующая на точечный заряд в вакууме. В большинстве экспериментов левитация частиц происходит благодаря тому, что действующая на них сила тяжесш компенсируется электрической силой. Находясь в области ионного потока, частица испытывает силу ионного увлечения, связанную с тем, что положительные ионы, поверхностью пылевой частицы, передают ей свой импульс. При движении в плазме пылевая частица испытывает силу сопротивления из-за столкновений с атомами. Если частица находится в плазме с неоднородным распределением температуры нейтральнго газа, она испытывает больше столкновений с атомами газа с той стороны, где температура газа больше. Таким образом, происходит передача импульса от газа пылевой частице. Результирующая сила называется термофоретической.

До 1997 г. упорядоченные плазменно-пылевые структуры в лабораторных условиях наблюдались в основном в плазме ВЧ разрядов. В работе [5] впервые было проведено исследование формирования и поведения плазменно-пылевых структур в тлеющем разряде. Пылевые образования формировались в стратах и двойном электрическом слое, образующемся при сужении разрядной трубки. Авторы описывают процесс формирования структур в стратах. Для выяснения степени упорядоченности структур используется их описание через условную функцию распределения частиц п(г). В связи с небольшими размерами (несколько миллиметров) и неоднородностью условий авторы для описания ввели эту функцию вместо обычно применяемой парной корреляционной функции. В работе высказывается предположение о значительном влиянии плазменно-пылевых

структур па характерному разряда. Оценена концентрация пылевом компонент (250 см '), при ко трои час гога I нбели плазменных час шц на пылинках равна мнение амбшюлярных уходов. Акюрм придшшшакп, чю увеличение млошосги частиц должно ижропождшься рос юм чаекны нонидеции, необходимой ддя полдержания стационарною режима разряда.

Экспериментальных работ но исследованию плгименно-пылеимх структур в магнитном поле существует в настоящее время не очень мною. В работе [6] проводились наблюдения пылевых структур в плазме разряда прямою тока при наложении вертикальною матннгното ноля. Для о б е с исбенчащишчацищ в установке был сконструирован специальный сегментный электрод, состоящий из двух частей: диска в цен I ре и кольца снаружи. К ним прикладывались различные потенциалы (внешний более отрицательный) для управления формой структуры. Б магнитном ноле от 0 до 600 1с сформированная структура приходит во вращение. В своих последующих работах авторы несколько изменили конструкцию разрядной камеры, расширили диапазон изменяемых матнитных полей до 4 Тл, а также выполнили наблюдения в ВЧ разряде. Разрядная камера была изменена так, чтобы было возможно управлять радиальным потенциалом вне области левитации частиц. Исследована связь направления вращения пылевой структуры с радиальным профилем потенциала.

Вращение плазменной) кристалла под воздействием магнитного поля в ВЧ разряде впервые наблюдалось в работе [7]. Плазменно-пылевая структура была однослойной Частицы зависали в двойном слое вблизи нижнею электрода разрядной камеры. Вертикальное магнитное поле создавалось постоянным магнитом, расположенным под нижним электродом. Наблюдения показали, что облако вращается. Показано, что существует зависимость угловой скорости вращения от давления газа и вкладываемой в разряд мощности. Зависимость от величины магнитного ноля не исследовалась. В работе предлагается объяснение механического состояния пылевою облака: объясняется его конфигурация и её изменение, с трои гея модель вращения.

Во второй главе содержится описание экспериментальной части работы и полученные результаты. Проводились исследования плазменно-пылевых структур в стоячих стратах тлеющею разряда. Основная часть экспериментов была выполнена в неоне. Диапазон параметров разряда определялся условиями существования стоячих сграт: разрядный ток изменялся от 1 до 5 мА, давление от 0,5 до 1,3 Торр, магнитное иоле от 0 до 400 Гс. Устойчивые пылевые структуры существуют в еще более узкой области параметров. Использовались частицы двух видов: порошок плотностью 2,5 г/см и

характерными размерами 10-30 мкм и плотностью 4,6 г/см3 и размерами 2-6 мкм; все частицы имели неправильную форму.

Для того чтобы получить стоячие страты, в разрядную трубку была установлена специальная вставка с отверстием в центре (см. Рис.1). Наблюдения проводились в первых трех стратах от вставки в сторону анода. Частицы помещались сверху над областью разряда в металлическом контейнере, дно которого образовано сеткой. При встряхивании контейнера порция частиц просыпалась вниз. Попадая в плазму, частицы за короткое время приобретают отрицательный заряд. Если электрическое поле разряда направлено вниз, некоторое количество пылевых частиц имеет возможность зависать в стратах и образовывать структуры. При определенных условиях стоячая страта может играть роль электростатической ловушки для пылевых частиц. Структуры наблюдаются в светящейся части страты, вероятно в том месте, где пылинки могут удерживаться продольным электрическим полем.

' ! • : ; Л'

м

Рис.2. Форма пылевой структуры в страте. Частицы - ниобат лития размером 2 - 4мкм. Подсветка вертикальной плоскостью толщиной 1 мм. Условия: газ - неон, давление Р = 0,7 Торр, разрядный ток I мА. Размер кадра по горизонтали 13 мм.

Рис. I. Экспериментальная установка. 1-соленоиды, 2- светодиод, 3- цилиндрическая линза, 4-контейнер с пылевыми частицами, 5-облако левитирующих частиц, 6-анод, 7- катод, 8- сужение в трубке, 9-видеокамера, 10-компьютер.

Для того чтобы плазменно-пылевые структуры можно было визуально наблюдать, они подсвечивались лазерным диодом, луч которого с помощью цилиндрической линзы преобразовывался в плоскость, и т.о., выделялось вертикальное или горизонтальное

ссмение илалмешш-имлсйон структуры. Подсвеченное сечение сфукгуры наблюдалось вщузлмю или снималось на видеокамеру. Видеокамера расиола! алась перпендикулярно подсвеченной илоскосш Типичная структура иредсювлеиа на Рис 2. Постоянное машишие иоле создавалось с помощью двух ка|ушек, иадаых на разрядную трубку. Расстояние между ними составляет 9см

Ранее было обнаружено, что при включении магии того поля плазменно-пылевая сфутура в слраяе начинает вращаться вокруг оси симметрии [рубки. Для юю чтобы исследовать вращение более детально, в структуре с помощью подсвечивающей плоскости выделялось несколько горизонтальных слоев на разной высоте. Их количество зависело от вертикального размера структуры. Толщина плоскости выбиралась такой, чюбы в нее попадала одна или две частицы. Наблюдения проводились отдельно для каждого слоя Как характеристика вращения выступает угловая скорость слоя (это величина, усредненная но всем частицам слоя Сфуктуры и по времени). Упювая скорость зависит от маши гною ноля немонотонно. При малых магнитных полях (от 0 Гс) вектор угловой скорое 1Н направлен противоположно н а п р а вапишшишиП о величине упювая скорость с ростом ноля сначала растет, а затем спадает. При

значении магнитною ноля вращение слоя как целого прекращается. При дальнейшем увеличении поля начинается вращение в другую строну, т.е. с угловой скорое|ьк>, сонапраолсниои с мамшшым полем. Зависимость представлена па Рис.3 ,на графике офицагсльная величинакйорости соответствует аг_ направлению проги» МП| НИ I шло ПОЛЯ

Рис 3 Зависимость средней угловой скорости пылевой структуры от магнитного поля. ■ - верхнее сечение; • -нижнее сечение. Условия- газ - неон, давление Р = 0.7 1 орр, разрядный ток ¡ = 25 мЛ, частицы - ниобаг лития.

Если сравнивать зависимость угловой скорости отмагнитого поля для разных по высоте слоев структуры, то оказывается, что она имеет похожий вид. Но при слабых

машишых полях (меньших некоторого характерного поля остановки) верхние слои вращаются быстрее, а при сильных полях - наоборот. Т.о., можно говорить о градиентах упювой скорости 1ШС в вертикальном направлении. Их величина сильно зависит от условий. В частости, можно наблюдать одновременное вращение в противоположные сюроны в верхней и нижней части структуры. Вертикальный градиент угловой скорости вращения указывает на то, что в разных случаях вращение вызвано разными механизмами.

Для определения упорядоченности в разных горизонтальных сечениях структуры использовалась функция распределения частиц (рассчитывалась плотность числа частиц в зависимости от расстояния от одной из них, и усреднялась по центральным частицам сечения). Результаты представлены на Рис.4. Во-первых, определено межчастичное расстояние в горизонтальном сечении: 0,3 мм для верхнего слоя, 0,4 мм для нижнего. Во-вторых, обнаружено изменение порядка структуры. В отсутствие магнитного поля дальний порядок присутствует только у верхнего слоя. В слабом магнитном поле наблюдается только ближний порядок во всех сечениях. В полях больших Во дальний порядок появляется в нижних слоях структуры. С дальнейшим ростом магнитного поля и увеличением скорости вращения остается только ближний порядок.

1ретья глава посвящена интерпретации полученных результатов. Обсуждаются возможные причины, вызывающие вращение плазменно-пылевых структур в магнитном поле. Среди них непосредственное воздействие магнитного поля на заряженные пылевые влияние неоднородности магнитного поля в используемой установке, возможное увлечение плазменно-пылевой структуры вращением нейтрального газа разряда, а также действием силы увлечения потоками ионов. В качестве рабочей гипотезы принято последнее предположение. Вращение плазменно-пылевых структур связывается с радиальной составляющей потока ионов, испытывающей отклонение в вертикальном магнитном поле. Произведена оценка величины скорости потока ионов, которая может приводить к стационарному вращению пылевой структуры. Скорость радиального потока ионов оценена величиной порядка 10 - 100 м/с. Такие скорости ионы могут приобрести, например, в радиальном электрическом поле порядка 0,1 В/см, что правдоподобно в для центральной области разряда.

В том случае, когда вращение структуры происходит с отрицательной угловой скоростью, радиальный поток ионов, вероятно, должен быть направлен от оси трубки (или от структуры) к стенке. Вращение структуры с положительной угловой

Рис.4. Парная функция распределения частиц, а - h соответствуют магнитным полям: 0, 28, 80, 136, 160, 250, 300, 380 Гс. Функция построена для верхнего (■), нижнего (♦) и промежуточных (Д,*)сечений. Условия: р = 0.9 Topp, i = 2.4 мА, газ Ne, частицы LiNbOj.

скоростью мы спязываем с радиальным потоком, направленным к центру трубки (ырумуры).

Дня подтверждения этого предположения поставлено несколько дополнительных опытов. В каждом эксперименте отдельно рассматриваются случаи сильного и слабого ноля (что соответствует вращению структуры с отрицательной и положи I елышй угловой скоростью). Был проведен опыт по смещению плазменно-пылевой структуры в страте с оси разрядной трубки в магнитном поле с помощью термофоретической силы и с помощью наклона разрядной трубки на небольшой угол к вертикали. Во всех магнитных полях наблюдается прекращение вращения при значительном смещении структуры от оси симметрии трубки. При возвращении структуры в центральную область разряда в слабых магнитных полях наблюдается возникновение вихрей из нескольких частиц во внутренней части структуры, вращающихся с отрицательной угловой скоростью (см. Рис.5). В сильных магнитных полях при приближении структуры к центру трубки вращение структуры начинается с периферийных слоев (см. Рис.6). Из наблюдений смещенной структуры в слабых магнитных полях сделано предположение о том, что поток ионов, приводящий к вращению структуры, возможно, организуется внутри структуры. В области структуры,

Рис. 5. Возникновение вращательного движения в пылевой структуре, смещенной с оси разряда. Вид сверху. Наложено 15 последовательных кадров. Размер кадра но горизонтали 18 мм. Частицы - ниобат лития размером 2 -

4мкм. Подсветка горизонтальной

плоскостью толщиной 2 мм. Условия: газ - неон, давление Р = 0,7 Торр, разрядный ток \ = 2.5 мА, магнитное поле В = 110 Гс. Магнитное поле направлено вверх. Стрелка указывает направление вращения.

Рис. 6. Возникновение вращательного движения в пылевой структуре, смещенной с оси разряда. Вид сверху. Наложено 20 последовательных кадров. На периферии структуры существует движение частиц против часовой стрелки. Размер кадра по горизонтали 18 мм. Частицы - ниобат лития размером 2 -4мкм. Подсветка горизонтальной плоскостью толщиной 2 мм. Условия: неон, Р - 0,7 Topp, i - 2.5 мА, В - 110 Гс. Магнитное поле направлено вверх. Стрелка указывает направление вращения.

содержащей часшцы со значительным отрицательным зарядом, иерояшо, иоиышаеня иомизацин, и, шлсдипие нош, концсщряцня ионов Позиикноиспие вихрей пну|ри структуры и их направление может юворигь о возникновении пен оков из внутренней облает, например, вследствие диффузии Возникновение вращения периферийных слоев нылевой сфук1уры в сильных маг питых полях означает, верояшо, чю ионные иошки в большом мапшгном поле направлены внутрь структуры.

Второй опыт заключался в наблюдении за треками падающих пробных части Результаты, полученные при анализе траекторий, имеют, в основном, качественный характер Наблюдения падающих частиц в вертикальном сечении показываю г, чш в страте существуют две области, в которых падающие частицы имеют наибольшие ускорения Подлегая к све!ящейся области страты, пробная частица испытывает радиальное ускорение, направленное к оси трубки, и одновременно вертикальное ускорение, направленное вверх. Под светящейся частью страты существует область, где па пробные частицы действует сила, направленная к стенке трубки В этой же области частицы имеют ускорение вниз По величине радиальное ускорение частиц

в обеих областях порядка 10 - 15 см/с2, вертикальное — 20 - 30 см/с2. В большом магнитном поле отклонения пробных частиц имеют похожий характер, но пространственно попадают в другую область, поэтому сравнение результатов в сильном и слабом ма1 нитном поле в данном э к с п е рзнтрудшнслыюП о характеру радиальных отклонений пробных частиц в обоих направлениях можно заключить, что они вызваны электрической силой Рис.7.

Рис 7. Вертикальное сечение разрядной трубки с падающими пробными частицами Наложено несколько последовательных кадров

Наблюдения траекторий пробных частиц в горизонтальном сечении обнаруживают существование азимутальных отклонений падающих частиц в магнитном поле. Вероятно, азимутальное движение падающих частиц в магнитном поле может быть вызвано дебетующей на них силой ионного увлечения. Подсвечивались последовательно несколько горизонтальных слоев лазерной плоскостью толщиной порядка 1см (см. Рис.8). I реки частиц последовательно наблюдались в каждом слое. Проекция траектории частицы на всем участке, показана на Рис. 9-11. Наблюдения показывают, что во всех магнитных полях существуют азимутальные отклонения частиц в слое 1 (Рис.8) - там, где частица летит вблизи стенки трубки. Вероятно, они вызваны силой ионного увлечения, возникающей благодаря ионному потоку, формирующемуся в скрещенных электрическом и магнитном нолях. Величина радиального электрического поля вблизи стенки разрядной трубки больше, чем в центральной области, поэтому влияние силы ионного увлечения, действующей на пробные частицы, у стенки проявляется сильнее. Движение частицы в более нижних слоях (рис.8) в слабых магнитных полях зависит от присутствия пылевой структуры в страте. Если она существует в страте, пробные частицы, пролетающие мимо нее, отклоняются в ту же сторону, куда

вращается вся структура (Рис.9). Если пылевой структуры в страте нет, пробные частицы не отклоняются в азимутальном направлении (Рис.10). В слоях 3-5 (Рис. 8), вероятно, формируется ионный поток, направленный к оси трубки. Вызываемая им сила ионного увлечения закручивает падающие частицы против часовой стрелки. В более верхних слоях механизм вращения конкурирует с вышеописанным, вызванным присутствием иылевоК сфуктуры в страте. С увеличением магнитного поля этот механизм доминирует. Не только падающие пробные частицы, но и частицы, составляющие пылевую структуру, закручиваютя против часовой стрелки (Рис. 11). Пылевая структура в страте влияния на него не оказывает, т.к. движение пробных частиц в областях 2-5 (Рис. 8) от ее наличия не зависит.

Рис.8. Условно выбранные Магнитное поле направлено вверх. подсвечиваемые слои. Толщина Заштрихованная часть - проекция области, каждого слоя I см. занимаемой пылевой структурой.

[ т>

Ч

Рис. 10. Горизонтальная проекция траектории пробной частицы в магнитом поле В<Во Машитмое

ноле направлено вверх.

Рис.11. Горизонтальная проекция траектории пробной частицы о магнитом ноле 13 > Но Магнитное поле направлено вверх Заштрихованная часть - проекция области, занимаемой пылевой структурой.

В заключении сформулированы основные результаты работы.

Проведено исследование плазменио-аврунпур

в стратах тлеющею

разряда при наложении продольною постоянною машитиото ноля.

Изучены особенности формирования нлазмснно-пылсвых структур в стратах в

Магнитном поле.

Обнаружено изменение упорядоченности структуры в разных горизонтальных слоях при изменении

Выяснено, поля упорядоченность структуры в

горизонтальных сечениях уменьшается вдоль потока ионов.

Обнаружено возникновение движения

структур в стратах вокруг оси симметрии разрядной трубки при наложении продольною магнитного поля Угловая скорость, характеризующая вращение пылевой структуры по величине имеет порядок I рад/с.

Проведено детальное исследование вращения слабо упорядоченной которое показало, что угловая скорость имеет градиент в вертикальном и радиальном направлении. Зависимость угловой скорости от магнитною поля немонотонна, при некотором значении •магнитного поля меняет злак. Наблюдения говорят о двух конкурирующих механизмах возникновения вращения.

Проведен опыт с наклоном разрядной трубки на небольшой угол к. вертикали, при этом магнитное поле оставалось параллельным оси трубки. Обнаружено, ЧГО илазменно-нылевые структуры смещаются с оси трубки, удерживаясь в стратах радиальным полем. При смещении структур с оси трубки в магнитном поле их вращение прекращается.

Предложена гипотеза, объясняющая вращение плазменно-пылевых структур в страгах в магнитном поле действием на пылевые частицы силы ионного увлечения.

Обнаружено влияние плазменно-пылевой структуры в страте на радиальные ионные потоки. Благодаря присутствию пылевой структуры в слабом магнитном поле усиливается радиальный поток, направленный на стенку трубки.

Предложен метод определения поля сил, действующих на пылевые частицы, по наблюдению за траекториями падающих в стратифицированном разряде отдельных пробных пылевых частиц.

По наблюдению за траекториями пробных частиц обнаружено существование в страте области, где радиальное поле направлено к стенке трубки и области, где радиальное поле направлено к оси трубки

Цитированная литература

1. Цытович В.Н.// УФН. 1997. Т.167. С. 57-99.

2. A.Melzer, T.Trottenberg, A.Piel. Phys. Lett. A. 1994. 191. С 301 - 308.

3. V E. Fortov et al. // Phys. Rev. Lett. 2001. V.87. N. 20.205002-1-4

4. Dusty plasmas.// Ed. by Andre Boushoule. Orlean, 1999. 408 p.

5. Липаев A.M. и др. // ЖЭТФ. 1997. T.I 12. B.6. С. 2030-2044.

6. G Uchida, R.Ozaki, S.Iizuka, N.Sato. // Proc. 15th Symp. on Plasma Processing. Hamamatsu. Japan, 1998. P. 152-155.

7. U.Konopka, D.Samsonov, A.V.lvlev, J.Goree, V.Steinberg, G.E.Morffll. //Phys. Rev. E. 2000. V.61.N.2. P. 1890-1898.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Chaika M.P., Eichvald A.I., Karasev V.Yu., Dzlieva E.S. Application of the Dust Particles for Investigation of the Magneto-mechanical Effect // Intern. Conf. PPPT-3. Minsk,

2000. V.I. P. 334-335.

2. Дзлиева Е.С., Карасев В.Ю., Чайка М.П., Эйхвальд А.И. Магнитомеханический эффект в пылевой плазме. Материалы конф. ФНТП-2001. Петрозаводск, 2001. Т.2. С. 115116

3. Дзлиева Е.С., Карасев В.Ю., Чайка М.П., Эйхвальд А.И. Использование пылевых частиц для исследования магнитомеханического эффекта. Материалы конф. ФНТП-2001. Петрозаводск, 2001. Т.2. С. 117-119

4. Дзлиева Е.С., Карасев В.Ю., Чайка М.П., Эйхвальд А.И. Об измерении скоростей вращения в магнитомеханическом эффекте. Материалы конф. ФНТП-2001. Петрозаводск,

2001. Т.1. С. 226-227.

5. Дзлиева Е.С., Карасев В.Ю., Эйхвальд А.И. Исследование магнитомеханического эффекта в газовом разряде с помощью пылевых частиц //Опт. и Спектр. 2002. Т.92. N6. С. 1018-1023.

6. Дзлиева Е.С., Карасев В Ю., Эйхвальд А.И. Применение пылевых частиц для

исследования магниюмеханичсского эффекта // Мат. Школы 'Методы и техника экспериментального исследования процессов самоорганизации упорядоченных структур в llJitUMeiiMo-iu.iJicHMX (ifipmrninnunx'. Петрозаводск, 2002 (2004). С. 211-7.6;

7 liichvald A.I., Kurasev V.Yu., D/lieva li.S. Dusty Plasma in the Striatioiis of Glow

Discharge under Affection of Magnetic Field // Intern. Conf. PPPT-4. Minsk, 2003. P. 256 -258.

8. Дчлиева Е С , Карасев В.Ю., Эйхвальд А.И. Изучение магнитомеханического эффекта в газовом разряде с помощью пылевых частиц // Мат. конф 0МИП-2003. Москва, 2003. С. 254-257.

9. Дзлиева Е.С., Карасев В.Ю., Чайка М.П., Эйхвальд А.И. Применение стабилизированного гелий-неонового лазера для исследования магнитомеханического эффекта // Сб. 'Лазерные исследования в СПбГУ. Санкт-Петербург. 2003. С.286 - 294.

10. Дзлиева Е.С., Карасев В.Ю., Эйхвальд А.И. Изучение вращения плазменно-пылевых структур в магнитном поле. Материалы конф. ФНТП-2004. Петрозаводск, 2004. Т.1.С.265-268.

11. Дзлиева Е.С., Карасев В.Ю., Эйхвальд А.И. О вращении плазменно-иылевой структуры в магнитном поле при её смещении с оси разрядной трубки Материалы конф. ФНТП-2004. Петрозаводск, 2004. T.I. C.273-276

12. Дзлиева Е.С., Карасев В.Ю., Эйхвальд А.И. О гипотезе вращения газа в магнитомеханическом эффекте//Опт. и Спектр. 2004. T.97.N1. С. 107-11.

13. Дзлиева Е.С., Карасев В.Ю., Эйхвальд А.И. О возможности измерения заряда пылевых частиц в магнитном поле. Материалы конф. ФНТП-2004. Петрозаводск, 2004. Т.1.С.269-272.

Отпечатано копировально множительным участком отдела обслуживания учебного процесса физического факультета СПбГУ Приказ №571/1 от 14 05 03 Подписано в печать 04 11 04 с оригинал-макета заказчика Ф-т 30x42/4, Уел печ л 1 Тираж 100 экз, Заказ №164/с 198504, СПб, Ст Петергоф, ул Ульяновская, д 3, тел 428-43-00

12 39 71

Введение

Глава I. Краткий обзор литературы по пылевой плазме

1.1. Общепринятые представления о пылевой плазме

1.1.1. Общие сведения о пылевых частицах 9 1Л .2. Силы, действующие на уединенные пылевые частицы 12 1.3. Наблюдения плазменно-пылевых структур в стратах тлеющего разряда

1.2. Работы по исследованию пылевой плазмы в магнитном поле 18 % 1.2.1. Исследования в установке с разделенными электродами

1.2.2. Исследование в ВЧ разряде в расходящемся магнитном поле

Глава II. Наблюдения плазменно-пылевых структур в стратах тлеющего разряда в магнитном поле

2.1. Экспериментальная установка и условия эксперимента

2.1.1. Установка.

2.1.2. Метод наблюдения.

2.1.3. Условия разряда и параметры частиц.

2.2. Описание пылевых структур в стратах

2.2.1. Вид плазменно-пылевой структуры, образующейся в страте

2.2.2. Вид плазменно-пылевой структуры, образующейся в страте в магнитном поле. ф 2.2.3. Структура из частиц кварца и ниобата лития

2.2.4. Описание структуры с помощью парной функции распределения п(г)

2.3. Наблюдение вращения плазменно-пылевой структуры

2.3.1. Разупорядоченные структуры из частиц кварца.

2.3.2. Относительно упорядоченные структуры из частиц ниобата лития

2.4. Измерение угловой скорости вращения.

2.4.1. Расчет угловой скорости.

2.4.2. Зависимость угловой скорости от магнитного поля.

2.4.3. Наблюдение вращения плазменно-пылевой структуры.

• Вертикальное сечение

2.5. Изменение упорядоченности плазменно-пылевой структуры в магнитном поле

Глава III. Интерпретация результатов

3.1. Обсуждение возможных причин вращательного движения плазменно-пылевых структур в магнитном поле

3.1.1. Непосредственное действие магнитного поля на заряженные пылевые частицы

3.1.2. О неоднородности наложенного магнитного поля

3.1.3. О колебательных движениях пылевых частиц в магнитном поле

3.1.4. О возможном увлечении плазменно-пылевой структуры вращением нейтрального газа разряда

3.1.5. О движении пылевых частиц под действием увлечения потоками частиц плазмы

3.2. Оценка силы ионного увлечения.

3.3. Наблюдение возникновения вращения плазменно-пылевых структур

3.3.1. Смещение пылевой структуры с оси разрядной трубки в слабых магнитных полях. Термофорез.

3.3.2. Смещение плазменно-пылевых структур с оси трубки в сильном магнитном поле. Наклон разрядной трубки.

3.4. Наблюдение траекторий падающих в разряде частиц.

3.4.1. Радиальные отклонения траекторий пробных частиц

3.4.1.1. Радиальные отклонения траекторий пробных частиц в слабом магнитном поле и без поля (вертикальное сечение)

3.4.1.2. Радиальные отклонения траекторий пробных частиц в сильном магнитном поле (вертикальное сечение)

3.4.2. Азимутальные отклонения траекторий пробных пылевых частиц в магнитном поле (горизонтальное сечение)

3.4.2.1. Слабые магнитные поля (соответствующие вращению структуры с отрицательной угловой скоростью)

3.4.2.2. Сильные магнитные поля (соответствующие вращению структуры с положительной угловой скоростью)

Актуальность темы. Пылевая плазма -представляет собой квазинейтрайльный ионизированный газ с твердыми частицами, которые в плазму вводятся извне, или в ней образуются и растут. Иногда о такой плазме говорят как о плазме с конденсированной дисперсной фазой, коллоидной или комплексной. В лабораторной пылевой плазме размер пылевых частиц а может быть от 0,01 до 100 мкм.

В лабораторных условиях пылевая плазма была впервые обнаружена Ленгмюром еще в 1924 году. Сейчас установлено, что пылевая компонента чаще присутствует, чем отсутствует в разрядах различного типа. Ее удержание в разряде происходит за счет появления отрицательного заряда д у пылевых частиц, который может достигать в низкотемпературной плазме более 1000 элементарных. Тогда макрочастица в области достаточно сильного электрического поля Е удерживается в плазме: гг^ = Ед, здесь ш -масса макрочастицы. У стенок газоразрядной камеры существует потенциальный барьер. Т.о., газовый разряд создает "естественную" потенциальную ловушку для пылевых частиц, и в плазме создаются плазменно-пылевые образования. При подсветке, например, лазерным лучом, пылинки можно наблюдать практически невооруженным глазом.

Активное исследование пылевой плазмы началось в последнее десятилетие, в связи с рядом технических приложений. Особым стимулом исследований стало обнаружение плазменно-пылевых структур кристаллического типа в лабораторной плазме СВЧ разряда в 1994 г. Необходимость изучения свойств пылевой плазмы связано с широким использованием технологий плазменного напыления и травления в микроэлектронике, а также при производстве тонких пленок и наночастиц. Наличие частиц в плазме не только приводит к загрязнению поверхности полупроводникового элемента и, тем самым, к увеличению выхода брака, но и возмущает плазму, зачастую непредсказуемым образом. Уменьшение и предотвращение этих негативных эффектов невозможно без понимания процессов образования и роста конденсированных частиц в плазме, механизма их ререноса и влияния на свойства разряда.

Пыль и пылевая плазма широко распространены в космосе. Они обнаружены в планетарных кольцах, хвостах комет, межпланетных и межзвездных облаках, вблизи искусственных спутников Земли. Сегодня роль коллективных эффектов, вносимых пылью, учитывается при астрофизических исследованиях. Например, показано, что в кольцах Сатурна для частиц менее 1 мкм доминирующей силой взаимодействия является электростатическое отталкивание. Оно определяет толщину планетарных колец.

Пылевая компонента существует в пристеночной области термоядерных установок с магнитным удержанием. Она образуется при ядерных взрывах.

Интерес к данному объекту с фундаментальной точки зрения вызван также следующим. Плазма как смесь газов обычно характеризуется слабым или умеренным взаимодействием между компонентами (по сравнению с их тепловой энергией), что отделяет это состояние вещества от твердого и жидкого состояний, характеризуемых сильным взаимодействием. Критерием сильной связи может служить параметр неидеальности Г (постоянная связи), определяемый как отношение энергии кулоновского взаимодействия между соседними частицами к тепловой энергии частиц.

В часто используемых простых моделях эффектами экранирования пренебрегают, и тогда при Г ~ 1 в системе появляется ближний порядок, а при Г> 170 — дальний. Происходит кристаллизация. Одна из возможностей повышения Г в эксперименте - увеличение заряда частиц q. В 1986 г. Икези было высказано предположение о возможной кристаллизации пылевой компоненты в неравновесной газоразрядной плазме. В 1994 г. плазменно-пылевой кристалл экспериментально наблюдался в плазме высокочастотного разряда, вблизи нижнего электрода на границе прикатодной области.

Плазменный кристалл может иметь различную кристаллическую структуру с постоянной решетки порядка долей миллиметра. Это позволяет наблюдать его невооруженным глазом. Плазменные кристаллы обладают целым рядом уникальных свойств, делающих их незаменимым инструментом, как при исследовании свойств неидеальной плазмы, так и при исследовании фундаментальных свойств кристалла. К ним следует отнести простоту получения, наблюдения и контроля за параметрами, а также малые времена установления равновесия и отклика на внешние возмущения; возможность проводить измерения на кинетическом уровне: напрямую определять функцию распределения пылевых частиц, детально исследовать фазовые переходы. Все перечисленное отражает актуальность темы.

Цель работы. Основной целью является получение новых экспериментальных сведений о плазменно-пылевых структурах, образующихся в тлеющем разряде постоянного тока при наложении внешнего продольного магнитного поля. Исследование механического состояния и поведения плазменно-пылевых структур при различных внешних воздействиях, в том числе нескольких одновременно.

Положения, выносимые на защиту:

1. Исследование плазменно-пылевых структур в стратах тлеющего разряда в магнитном поле. Вращательное движение плазменно-пылевых структур, сложным образом зависящее от внешних условий.

2. Изменение степени порядка структуры без магнитного поля и в магнитном поле.

3. Результаты опыта по воздействию гравитационной силой на плазменно-пылевую структуру при наложении магнитного поля путем наклона разрядной трубки со структурой в стратах вокруг горизонтальной оси в поле силы тяжести.

4. Метод определения поля сил, действующих на пылевые частицы, по наблюдению за траекториями падающих в стратифицированном разряде отдельных пробных частиц.

Научная новизна:

1. Впервые проведены исследования плазменно-пылевых структур в стратах тлеющего разряда в магнитном поле. Обнаружено вращательное движение плазменно-пылевых структур, сложным образом зависящее от внешних условий. Детальное исследование скорости вращения при искусственной слабой разупорядоченности плазменно-пылевой структуры показало существование радиального и осевого градиентов вращения, а также перемену направления вращения при увеличении магнитного поля до 200 Гс. Наблюдение за возникновением и прекращением вращения говорит о двух конкурирующих механизмах его появления.

2. Проведен опыт по воздействию гравитационной силой на плазменно-пылевую структуру при наложении магнитного поля путем наклона разрядной трубки со структурой вокруг горизонтальной оси в поле силы тяжести. Обнаружено удержание плазменно-пылевых структур радиальным полем разряда, перестройка структуры, а в магнитном поле - прекращение вращения.

3. Впервые обнаружено изменение упорядоченности структуры, вызываемое магнитным полем. Выяснено, что в отсутствие магнитного поля упорядоченность структуры в горизонтальных сечениях уменьшается по потоку ионов.

4. Предложен метод определения поля сил, действующих на пылевые частицы, по наблюдению за траекториями падающих в стратифицированном разряде отдельных пробных пылевых частиц.

Практическая ценность работы:

В результате проведенных исследований получены новые сведения о пылевой плазме, в частности, о поведении и состоянии плазменно-пылевых структур в магнитном поле. Изучены особенности формирования плазменно-пылевых структур в стратифицированном разряде в магнитном поле -установлено, что плазменно-пылевая структура в магнитном поле выше некоторого значения не формируется.

Исследование объемных структур при различных воздействиях важно для понимания процессов формирования упорядоченных структур и изменения их степени порядка. В частности, для экспериментального моделирования кристаллов и изучения фазовых переходов.

Результаты опытов по воздействию силами различной природы на плазменно-пылевые структуры (в том числе несколькими одновременно) могут быть использованы при контроле и управлении частицами в технологических процессах. Например, результаты опыта с наклоном разрядной трубки в поле силы тяжести могут быть использованы для вывода загрязняющих плазменный объем пылевых частиц.

Предложен и применен метод определения сил, действующих на пылевые частицы в стратифицированном разряде. Проведенные качественные эксперименты показывают возможность определения таким образом распределения электрического поля в разряде, в частности, в стоячих стратах.

Полученные новые результаты используются в учебном процессе.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы.

Заключение

В заключении перечислим основные результаты диссертации:

Проведено исследование плазменно-пылевых структур в стратах тлеющего разряда при наложении продольного постоянного магнитного поля.

Изучены особенности формирования плазменно-пылевых структур в стратах в магнитном поле.

Обнаружено изменение упорядоченности структуры в разных горизонтальных слоях при изменении магнитного поля.

Выяснено, что в отсутствие магнитного поля упорядоченность структуры в горизонтальных сечениях уменьшается вдоль потока ионов.

Обнаружено возникновение вращательного движения плазменно-пылевых структур в стратах вокруг оси симметрии разрядной трубки при наложении продольного магнитного поля. Угловая скорость, характеризующая вращение пылевой структуры по величине имеет порядок 1 рад/с.

Проведено детальное исследование вращения слабо упорядоченной структуры, которое показало, что угловая скорость имеет градиент в вертикальном и радиальном направлении. Зависимость угловой скорости от магнитного поля немонотонна, при некотором значении магнитного поля меняет знак. Наблюдения говорят о двух конкурирующих механизмах возникновения вращения.

Проведен опыт с наклоном разрядной трубки на небольшой угол к вертикали, при этом магнитное поле оставалось параллельным оси трубки. Обнаружено, что плазменно-пылевые структуры смещаются с оси трубки, удерживаясь в стратах радиальным полем. При смещении структур с оси трубки в магнитном поле их вращение прекращается.

Предложена гипотеза, объясняющая вращение плазменно-пылевых структур в стратах в магнитном поле действием на пылевые частицы силы ионного увлечения.

Обнаружено влияние плазменно-пылевой структуры в страте на радиальные ионные потоки. Благодаря присутствию пылевой структуры в слабом магнитном поле усиливается радиальный поток, направленный на стенку трубки.

Предложен метод определения поля сил, действующих на пылевые частицы, по наблюдению за траекториями падающих в стратифицированном разряде отдельных пробных пылевых частиц.

По наблюдению за траекториями пробных частиц обнаружено существование в страте области, где радиальное поле направлено к стенке трубки и области, где радиальное поле направлено к оси трубки.

Автор выражает благодарность научному руководителю, профессору И.Ч. Машеку, доценту А.И. Эйхвальду за помощь в создании экспериментальных установок, доценту В.Ю. Карасеву за помощь в проведении экспериментов и обсуждение результатов, а также отделу квантовой электроники за поддержку и доброжелательность.

1. Цытович В.Н. Плазменно-пылевые кристаллы, капли и облака.// УФН. 1997. Т. 167. С.57-99.

2. Нефедов А.П., Петров О.Ф., Фортов В.Е. Кристаллические структуры в плазме с сильным взаимодействием частиц // УФН. 1997. Т. 167. N 11. С. 1215 — 1226.

3. Цытович В.Н., Морфилл Г.Е., Томас В.Х. Комплексная плазма: I. Комплексная плазма как необычное состояние вещества. // Физика плазмы. 2002. Т.28. N8. С. 675-707.

4. Нефедов А.П. Плазменно-пылевые структуры в низкотемпературной плазме.// Материалы пленарных докладов и лекций школы молодых ученых ФНТП-2001. Петрозаводск, 2001. С. 5 33.

5. Dusty plasmas.// Ed. by Andre Boushoule. Orlean, 1999. 408 p.

6. P.K.Shukla, A.A.Mamun // Introduction to Dusty Plasma Physics, IoP Publishing, London, 2002. 271 p.

7. A.Melzer, T.Trottenberg, A.Piel. Experimental determination of the charge in dust particles forming Coulomb lattices//Phys. Lett. A. 1994. 191. P. 301 -308.

8. M.Zuzic, H.M.Thomas, G.E.Morfill. Wave propagation and damping in plasma crystals// J. Vac. Sci. Technol. A. 1996.14(2). P. 496 500.

9. V.E. Fortov et al. Dependence of the Dust-Particle Charge on Its Size in a Glow-Discharge Plasma // Phys. Rev. Lett. 2001. V.87. N. 20. 205002-1-4

10. J.E.Daugherty, D.B.Graves. Particulate temperature in rf glow discharges // J. Vac. Sci. Technol. A. 1993. 11. 1126.

11. S.Hamaguchi, R.T.Farouki. Polarization force on a charged particulate in nonuniform plasma. //Phys. Rev. E. 1994. V.49. N.5. P. 4430-4441.

12. M.S.Barnes, J.H.Keller, J.S.Forster, J.A.O'Neill, D.K.Coultas. Transport of dust particles in glow discharge plasmas. //Phys. Rev. Lett. 1992. V.68. N3. P. 313 316.

13. S.A.KhrapakA.V.Ivlev, G.E.Morfill, H.M.Thomas. Ion drag force in complex plasmas. //Phys. Rev. E 66. 2002. 040414.

14. Есенков B.E., Усачев А.Д., Зобнин A.B. и др. Исследование силы ионного увлечения, действующей на пылевые частицы в плазме тлеющего разряда постоянного тока // Материалы конф. ФНТП-2004. Петрозаводск, 2004. Т.2. С.219-226.

15. S.Nunomura, N.Ohno, S.Takamura. Effects of Ion Flow by ¿xBDrift on Dust Particle Behavior in Magnetized Cylindrical Electron Cyclotron Resonance Plasmas //Jpn. J. Appl. Phys. 1997. V.36. Part.l. N.2. P.877-883.

16. G.M.Jellum, D.B.Graves,. Particulates in aluminium sputtering discharges. //J.Appl.Phys. 1990. 67. 6490.

17. Василяк JI.M. и др. Влияние градиента температуры газа на пылевые структуры в плазме тлеющего разряда // ЖЭТФ. 2001. Т.119. B.l. С.99-106.

18. Василяк JI.M. и др. Пылевые частицы в термофоретической ловушке в плазме // ЖЭТФ. 2003. Т. 123. В.З. С.493-497.

19. Липаев A.M. и др. Упорядоченные структуры в неидеальной пылевой плазме тлеющего разряда // ЖЭТФ. 1997. Т.112. В.6. С.2030-2044.

20. П.С. Ланда, Н.А.Мискинова, Ю.В.Пономарев. Ионизационные волны в низкотемпературной плазме// УФН. 1980. Т. 132. В.4. С.601 637.

21. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1992. 536 с.

22. А.В.Недоспасов. Страты //УФН. 1968. Т.94. В.З. С. 439 462.

23. R.A.Quinn, C.Cui, J.Goree, J.B. Pieper, H.Thomas, G.E.Morfill Structural analysis of a Coulomb Lattice in a dusty plasma // Phys. Rev. E. V.53. N.2. P. R2049-R2052.

24. Молотков В.И. и др. Пылезвуковые волны в плазме тлеющего разряда постоянного тока// ЖЭТФ. 1999. Т.116. В.З. С.902-907.

25. Молотков В.И., Нефедов А.П., Пустыльник М.Ю. и др. Жидкий плазменный кристалл: кулоновская кристаллизация цилиндрических макрочастиц в газовом разряде // Письма в ЖЭТФ. Т.71. В.З. С. 152-156.

26. G.Uchida, R.Ozaki, S.Iizuka, N.Sato. Generation and Control of Vortex Flow of Fine Particle With Coulomb Lattice // Proc. 15th Symp. on Plasma Processing. Hamamatsu. Japan, 1998. P.152-155.

27. Голант В. E., Жилинский А. П., Сахаров С. А. Основы физики плазмы. М.: Атомиздат, 1977. 398 С.

28. Чен Ф. Введение в физику плазмы. М.: Мир,-1987. 400 С.

29. G.Uchida, R.Ozaki, S.Iizuka, N.Sato. Dust Vortex Flow in a DC Discharge Plasma Under a Weak Magnetic Fields // Proc. 15th Symp. on Plasma Processing. Hamamatsu. Japan, 1998. P.152-155.

30. S. Shimizu, G.Uchida, T.Kaneko, S.Iizuka, N.Sato. Rotation of Strongly-Coupled Fine Particle in Magnetized RF Plasma //XXV 1С PIG. Nagoya. Japan, 2001. V.3. P.39-40.

31. K.Fukagawa, G.Uchida, S.Iizuka, N.Sato Spin Motion of Singl Fine Particle in a Magnetic Field //XXV 1С PIG. Nagoya. Japan, 2001. V.3. P.37 38.

32. O.Ishiharo, N.Sato. On The Rotation of a Dust Particulate in an Ion Flow in a Magnetic Field // IEEE Trnsactions on Plasma Science, 2001. V.29. N.2. P. 179-181.

33. N.V.Tsytovich, N.Sato, G.E. Morfill Note on the charging and spinning of dust particles in complex plasmas in strong magnetic field // New Jour. Phys. 2003. V.5. 43.1-43.9

34. Дзлиева E.C. , Карасев В.Ю., А.И.Эйхвальд О возможности измерения заряда пылевых частиц в магнитном поле. Материалы конф. ФНТП-2004. Петрозаводск, 2004. Т.1. С.269-272.

35. U.Konopka, D.Samsonov, A.V.Ivlev, J.Goree, V.Steinberg, G.E.Morfill. Rigid and differential plasma rotation induced by magnetic fields// Phys. Rev. E. 2000. V.61. N.2. P.l890-1898.

36. Грин X., Лейн В. Аэрозоли пыли, дымы и туманы. Л.: Химия, 1969. 427 с.

37. Е. Thomas Observations of high speed particle streams in dc glow discharge dusty plasmas // Phys. Plasmas. 2001. V.8. N.l. P.329-333.

38. J.Goree, G.E.Morfill, V.N.Tsytovich, S.V.Vladimirov. Theory of dust voids in plasmas. //Phys. Rev. E. V.59. N.6. P. 7055 -7066.

39. Куни Ф.М., Статистическая физика и термодинамика, М.: Наука, 1981. 362 с.

40. Дзлиева Е.С., Карасев В.Ю., Чайка М.П., Эйхвальд А.И. Магнитомеханический эффект в пылевой плазме. Материалы конф. ФНТП-2001. Петрозаводск, 2001. Т.2. С. 115-116

41. Дзлиева Е.С., Карасев В.Ю., Эйхвальд А.И. Исследование магнитомеханического эффекта в газовом разряде с помощью пылевых частиц //Опт. и Спектр. 2002. Т.92. N6. С. 1018 1023.

42. N.Sato, Magnetic Effects in Dusty Plasmas // in "Dusty Plasmas in the New Millenium", ed. by R.Bharuthram, M.A.Hellberg, P.K.Shukla, F.Verheest A1P Conf. Proc. 2002. V. 649. P.66-73

43. N.Sato, G.Uchida, T.Kaneko, S. Shimizu, S.Iizuka Dynamics of Fine Particles in magnetized plasmas // Phys. Plasmas. 2001. V.8. N.5. P.1786-1790.

44. O.Ishihara, T.Kamimura, K.I.Hirose, N.Sato. Rotation of two-dimension Coulomb claster in a magnetic field // Phys. Rev. E . 2002. V. 66. 046406.

45. Грановский B.JI., Уразаков Э.И. Вращательный магнито-механический эффект в плазме низкого давления // ЖЭТФ. 1960. Т.38. В.4. С.1354-1355.

46. Уразаков Э.И. Некоторые данные о вращательном магнито-механическом эффекте в плазме низкого давления // ЖЭТФ. 1963. Т.44. В.1. С.41-44.

47. Захарова В.М., Каган Ю.М. О вращении положительного столба разряда в магнитном поле//Опт. и Спектр. 1965. Т.19. В.6. С.140-141.

48. Карасев В.Ю., Семенов Р.И., Чайка М.П., Эйхвальд А.И. Эксперименты по магнито-механическому эффекту \\Опт. и Спектр. 1998. Т.84. В.6. С.910-912.

49. Карасев В.Ю., Чайка М.П., Эйхвальд А.И., Ц. Щего Измерение магнитомеханического эффекта в газовом разряде \\ Опт. и Спектр. 2001. Т.91. В.1. С.34-36.

50. Дзлиева Е.С., Карасев В.Ю., Чайка М.П., Эйхвальд А.И. Об измерении скоростей вращения в магнитомеханическом эффекте. Материалы конф. ФНТП-2001. Петрозаводск, 2001. Т. 1. С.226-221.

51. Дзлиева Е.С. , Карасев В.Ю., Чайка М.П., Эйхвальд А.И. Применение стабилизированного гелий-неонового лазера для исследования магнитомеханического эффекта // Сб. 'Лазерные исследования в СПбГУ'. Санкт-Петербург. 2003. С.286 294.

52. Chaika М.Р., Eichvald A.I., Karasev V.Yu., Dzlieva E.S. Application of the Dust Particles for Investigation of the Magneto-mechanical Effect // Intern. Conf. PPPT-3. Minsk, 2000. V.l. P. 334 335.

53. Дзлиева E.C., Карасев В.Ю., Чайка М.П., Эйхвальд А.И. Использование пылевых частиц для исследования магнитомеханического эффекта. Материалы конф. ФНТП-2001. Петрозаводск, 2001. Т.2. С. 117-119.

54. Дзлиева Е.С., Карасев В.Ю., А.И.Эйхвальд. Изучение магнитомеханического эффекта в газовом разряде с помощью пылевых частиц // Мат. конф. ОМИП-2003. Москва, 2003. С. 254 257.

55. Дзлиева Е.С., Карасев В.Ю., Эйхвальд А.И. О гипотезе вращения газа в магнитомеханическом эффекте//Опт. и Спектр. 2004.1.91. N1. С. 107-113.

56. Eichvald A.I., Karasev V.Yu., Dzlieva E.S. Dusty Plasma in the Striations of Glow Discharge under Affection of Magnetic Field // Intern. Conf. PPPT-4. Minsk, 2003. P. 256-258.

57. Дзлиева Е.С., Карасев В.Ю., А.И.Эйхвальд О вращении плазменно-пылевой структуры в магнитном поле при её смещении с оси разрядной трубки Материалы конф. ФНТП-2004. Петрозаводск, 2004. T.l. С.273-276.

58. P.Kaw, K.Nishikawa, N.Sato Rotation in collisional coupled plasmas in magnetic field // Phys. Plasmas. 2002. V.9. N.2. P.3 87-390.

59. Грановский B.JI., Электрический ток в газе. Установившийся ток, М.: Наука, 1971. 544 С.

60. Карасев В.Ю., Семенов Р.И., Чайка М.П., Эйхвальд А.И. Радиальное электрическое поле в плазме ПС разряда низкого давления. \\ Опт. и Спектр. 1995. Т.78. В.З. С.393-396.

61. RJ.Bickerton, A. Engel. The Positive Column in a Longitudinal Magnetic Field. Proc. Phys. Soc. B. 1956. V.69. N.4. P. 468 481.

62. Дзлиева Е.С. , Карасев В.Ю., А.И.Эйхвальд Изучение вращения плазменно-пылевых структур в магнитном поле Материалы конф. ФНТП-2004. Петрозаводск, 2004. T.l. С.265-268.

63. Нефедов А.П.и др. Динамика макрочастиц в плазме тлеющего разряда постоянного тока в условиях микрогравитации // ЖЭТФ. 2002. Т. 122. В.4. С.778-788.

64. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Механика. М: 'Наука', 1979. 519 с.

65. Голубовский Ю.Б., Нисимов С.У.,Сулейменов Э.И., О двумерном характере страт в разряде низкого давления в инертных газах. // ЖТФ. 1994. Т.64. В. 10. С.54-61.

66. Голубовский Ю.Б., Нисимов С.У., О двумерном характере страт в разряде низкого давления в инертных газах. II // ЖТФ. 1995. Т.65. B.l. С.46-54.

67. Карасев В.Ю., Семенов Р.И., Чайка М.П., Эйхвальд А.И. Измерение радиального распределения плотности газа положительного столба разряда в магнитном поле //Опт. и Спектр. 1997. Т.83. В.З. С.369-372.