Prašná plazma
Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 6. července 2020; kontroly vyžadují 2 úpravy .Prašné plazma (komplexní plazma) je ionizovaný plyn obsahující prachové částice (částice pevných látek o velikosti mikronů a submikronů ), které se buď spontánně tvoří v plazmatu jako výsledek různých procesů, nebo jsou do plazmatu vnášeny zvenčí. Prašné plazma bylo poprvé experimentálně získáno ve 20. letech 20. století , pravděpodobně Irvingem Langmuirem [1] .
Velikosti částic v něm jsou poměrně velké - od zlomků až po stovky mikronů (rekord je 200 mikronů). Výpočty rovnovážných vlastností prachového plazmatu ukazují, že jeho částice se mohou v prostoru určitým způsobem seřadit a vytvořit tzv. plazmový krystal. Plazmový krystal se může roztavit a odpařit. Pokud jsou prachové částice plazmy dostatečně velké, pak lze krystal vidět pouhým okem.
Když se prašné plazma ochladí, vytvoří se sraženina.
Prašné plazma se často nachází ve vesmíru (mlhoviny, planetární prstence, ohony komet, stejně jako umělé družice Země ).
Historie
V chronologickém pořadí lze zaznamenat následující fáze vývoje představ o prašném plazmatu:
- 20. léta - I. Langmuir poprvé pozoroval prašné plazma v laboratorních podmínkách;
- 1959 - uspořádané kvazikrystalické struktury nabitých mikročástic jsou experimentálně realizovány v modifikované Paulově pasti;
- 1986 - Ikezi předpověděl možnost krystalizace prachového subsystému v nerovnovážném plynovém výboji;
- konec 80. let - studium prachového nabíjení, šíření elektromagnetických vln , jejich útlum a nestabilita ve vztahu k prachovému plazmatu ve vesmíru;
- počátek 90. let – studium prašného plazmatu s cílem snížit nebo zabránit negativním účinkům prachových částic vznikajících v zařízeních pro plazmové stříkání a leptání ;
- 1994 - skupina Ústavu mimozemské fyziky. M. Planck (Garching, Německo) jako první získal v laboratorních podmínkách krystal plazmového prachu, který pozorovali ve vysokofrekvenčním kapacitním výboji;
- 1996 - skupina Institutu pro vysoké teploty (Moskva, Rusko) získala zaprášený plazmový krystal ve stejnosměrném doutnavém výboji ;
- 1998 - skupina Institutu pro vysoké teploty provedla první experimenty s prašným plazmatem v podmínkách mikrogravitace na palubě orbitálního komplexu Mir;
- 2001 - skupina Ústavu pro vysoké teploty a skupina Ústavu fyziky mimozemšťanů. M. Planck společně vypustil vesmírnou laboratoř Plasma Crystal na Mezinárodní vesmírné stanici [2] [3] [4] .
Mechanismus prašného plazmatu
Tvorba prachu byla pozorována v různých typech plazmatu: plazmatu s plynovým výbojem, termickém plazmatu, jaderně buzeném plazmatu. Ve všech případech je hlavním důvodem vzniku prachových struktur elektrický náboj . Prachové částice se v plazmatu nabíjejí z různých důvodů v závislosti na typu plazmatu. V plazmatu s plynovým výbojem jsou prachové částice zpravidla záporně nabité, protože elektrony jsou mnohem pohyblivější než ionty a jejich tok na částici je mnohem větší. Jejich náboj může být také kladný v důsledku ultrafialového ozáření částic a v důsledku toho fotoelektronové emise z povrchu částice. V tepelném plazmatu může být náboj částic jak kladný v důsledku termionické emise z povrchu částice, tak záporný v důsledku toku elektronů k prachovým částicím. V jaderně excitovaném plazmatu může proud elektronů nabíjet částici i negativně, ale emise sekundárních elektronů může změnit znaménko náboje na opačné [5] .
Nabité částice, interagující mezi sebou a s elektrickými poli v plazmatu, za určitých podmínek visí v určité oblasti, vytvářejí trojrozměrné prachové struktury podobné mřížkové struktuře krystalických materiálů a vyznačují se mřížkovou konstantou, která v na rozdíl od parametru běžných krystalů je zlomek milimetru, což vám umožňuje vidět je pouhým okem.
Poznámky
- ↑ Robert L. Merlino. Experimental Investigations of Dusty Plasmas (anglicky) (PDF). Katedra fyziky a astronomie, The University of Iowa (17. června 2005). — Historický přehled výzkumu prašného plazmatu. Datum přístupu: 18. července 2009. Archivováno z originálu 2. dubna 2012.
- ↑ V. E. Fortov , A. G. Khrapak, S. A. Khrapak, V. I. Molotkov, O. F. Petrov. Dusty Plasma // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Ruská akademie věd , 2004. - T. 174 . - S. 495-544 .
- ↑ Tsytovič V.N. Krystaly plazmového prachu, kapky a mraky // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Ruská akademie věd , 1997. - T. 167 . - S. 57-99 .
- ↑ Prašné plazma // Encyklopedie nízkoteplotního plazmatu . - M .: Janus-K, 2006. - T. 1.
- ↑ V. E. Fortov . Krystaly a kapaliny plazmového prachu na Zemi a ve vesmíru // Bulletin Ruské akademie věd . - 2005. - T. 75 , č. 11 . - S. 1012-1027 .
Literatura
- B. A. Klumov. O kritériích pro tavení komplexní plazmy // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Ruská akademie věd , 2010. - T. 180 . - S. 1095-1108 .
Odkazy
- Dusty Plasma - rozhovor s Dr. Ph. - m. n. Gennadij Sukhinin, zástupce vedoucího laboratoře zředěných plynů Ústavu tepelné fyziky sibiřské pobočky Ruské akademie věd . 27. dubna 2009.
 Slovníky a encyklopedie |
|---|