Экспериментальные и теоретические исследования свойств низкотемпературной плазмы различного состава, включая сильнонеидеальную плазму

Выполнено математическое моделирование и получены данные, демонстрирующие возможность захвата большого количества заряженных микрочастиц (более 1000) электродинамической ловушкой. Проведены исследования по удержанию большого количества микрочастиц в квадрупольной электродинамической ловушке и их захвата в газовом потоке. В результате анализа экспериментальных данных для пылевого облака из частиц диаметром 1,55; 2,55; 3,4 и 6,8 мкм в плазме аргона определены распределения концентрации пылевых частиц в центральной части трёхмерного пылевого облака в условиях микрогравитации при различных давлениях и параметрах плазмы. В системе электродов острие - плоскость микрочастицы начинают отрываться от поверхности плоского электрода только при определенном токе коронного разряда. При отрыве от нижнего электрода микрочастицы приобретают заряд и движутся в промежутке в поле коронного разряда. Обнаружена кластеризация микрочастиц на поверхности плоского электрода при их отрыве от поверхности электрода с длиной оторвавшихся кластеров 1 - 3 мм. В коронном разряде с заряженными левитирующими кластерами искровой пробой разрядного промежутка происходит за счет усиления электрического поля на концах длинного кластера при напряжении коронного разряда меньшим, чем без микрочастиц. Приведена оценка предельного заряда микрочастиц, который может быть получен в коронном разряде. Получены экспериментальные данные о распределении счетной концентрации пылевых частиц в плазменно-пылевой структуре и пространственное распределение яркости свечения плазмы в линии атомарного неона 585 нм. Разработан новый подход к исследованию термодинамических свойств неидеальной электронно-дырочной плазмы в алмазных полупроводниках. Проведены тестовые расчеты в рамках модели квантовых квазичастиц (электронов и дырок) с помощью расчетов методом Монте-Карло в фейнмановской формулировке квантовой механики. Проведено сравнение с доступными независимыми приближенными расчетами и найдены области применимости рассмотренного подхода. Исследовано влияние корреляционных эффектов и коллективных возбуждений в двойных слоях бозонов, а также роль квантовостатистических эффектов и эффектов сверхтекучести. Экспериментально определена зависимость заряда пылевых частиц из разных материалов от их размера при одинаковых энергиях пучка электронов. Использованные в экспериментах методы измерения заряда пылевых частиц дают хорошее согласование друг с другом и могут применяться как отдельно, так и одновременно. Разработана аналитическая модель зарядки пылевого кластера в гармонической анизотропной ловушке постоянным электрическим полем и выполнено численное моделирование разрушения кластера в сильном поле. Улучшена модель, описывающая систему пылевых частиц в плазме газового разряда. Дополнен механизм переноса энергии между степенями свободы плазменно-пылевой системы. Определены границы применимости классической МД с различными потенциалами взаимодействия частиц. Метод МД применен для моделирования эволюции кластерной наноплазмы на характерных временах релаксации электронной подсистемы. Рассмотрены кластеры с количеством ионов от 64 до 20000 при начальных температурах 2.2 и 3.0 эВ. С применением нового подхода к получению начального состояния электронной подсистемы уточнены результаты для минимального заряда кластера, конечной температуры электронов и спектра электронных колебаний.