Effect of plasma flows in a magnetic field on the dusty structures in different inert gases

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The effect of the dust grain flows on a spatial dusty structure in a stratum of a glow discharge in two inert gases (neon and argon) in a weak magnetic field was studied. The discharge parameters were determined that are necessary for the creation of three-dimensional dusty structures made from dust grains of the same size in both gases in a magnetic field. The dependences were obtained of the angular velocities of the dusty structures in the two gases on the magnetic field and on the gas pressure. The rotation speeds of the dust grains in the magnetic field were used to compare the ion fluxes acting on the dust formations.

Full Text

Restricted Access

About the authors

S. I. Pavlov

St. Petersburg State University

Author for correspondence.
Email: s.i.pavlov@spbu.ru
Russian Federation, St. Petersburg

E. S. Dzlieva

St. Petersburg State University

Email: s.i.pavlov@spbu.ru
Russian Federation, St. Petersburg

L. G. Dyachkov

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Email: s.i.pavlov@spbu.ru
Russian Federation, Moscow

M. S. Golubev

St. Petersburg State University

Email: s.i.pavlov@spbu.ru
Russian Federation, St. Petersburg

М. B. Morozova

St. Petersburg State University

Email: s.i.pavlov@spbu.ru
Russian Federation, St. Petersburg

L. A. Novkov

St. Petersburg State University

Email: s.i.pavlov@spbu.ru
Russian Federation, St. Petersburg

V. Yu. Karasev

St. Petersburg State University

Email: plasmadust@yandex.ru
Russian Federation, St. Petersburg

References

  1. Fortov V.E., and Morfill G.E. Complex and Dusty Plasmas: From Laboratory to Space. New York: Taylor and Francis, 2010.
  2. Фортов В.Е., Петров О.Ф., Молотков В.И. и др. // УФН. 2004. Т. 174. № 5. C. 495.
  3. Карасев В.Ю., Дзлиева Е.С., Павлов С.И. Лабораторная пылевая плазма в магнитном поле. СПб.: Свое издательство, 2016.
  4. Samarian A.A. and James B.W. // Plasma Phys. Control. Fusion 2005. V. 47. P. B629.
  5. Beckers J., Ockenga T., Wolter M., Stoffels W.W., van Dijk J., Kersten H., and Kroesen G.M.W. // Phys. Rev. Lett. 2011. V. 106.P. 115002.
  6. Ashrafi K.S., Yousefi R., Chen M.D., Matthews L.S. and Hyde T.W. // Phys. Rev. E. 2020.V. 102. P. 043210.
  7. Karasev V.Yu., Dzlieva E.S. and Pavlov S.I. // EPL 2015. V. 110 P. 55002.
  8. Майоров С. А. // Физика плазмы. 2009. Т. 35. С. 869.
  9. Антипов С.Н., Васильев М.М., Майоров С.А., Петров О.Ф., Фортов В.Е. // ЖЭТФ. 2011. Т. 139. № 3. С. 554.
  10. Maiorov S.A., Ramazanov T.S., Dzhumagulova K.N., Jumabekov A.N., Dosbolayev M.K. // Physics of Plasmas. 2008. Т. 15. № 9. P. 093701.
  11. Дзлиева Е.C., Майоров С. А., Новиков Л. А., Павлов С. И., Балабас М. В., Крылов И. Р., Карасев В. Ю. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. № 10. С. 1.
  12. Дзлиева Е.С., Ермоленко М.А., Карасев В.Ю., Павлов С.И., Новиков Л.А., Майоров С.А. // Письма в ЖЭТФ. 2014. Т. 100. № 11–12. С. 801.
  13. Pavlov S.I., Dzlieva E.S., Karasev V.Y., Ermolenko M.A., Novikov L.A., Maiorov S.A. // Contrib. to Plasma Physics. 2016. Т. 56. № 3–4. С. 221.
  14. Павлов С. И., Дзлиева Е.C., Дьячков Л. Г., Новиков Л. А., Балабас М. В., Карасев В. Ю. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. № 10. С. 995.
  15. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1992.
  16. Грановский В.Л. Электрический ток в газе. Установившийся ток. М.: Наука, 1971.
  17. Дзлиева Е. C., Карасев В.Ю., Новиков Л.А., Павлов С.И., Голубев М.С., Машек И.Ч. // ЖТФ. 2023. Т. 93. № 10. С. 1429.
  18. Майоров С.А. // Краткие сообщения по физике ФИАН. 2012. № 2. С. 31–39.
  19. Майоров С.А., Клумов Б.А. // Краткие сообщения по физике ФИАН. 2013. № 10. С. 19–32.
  20. Nedospasov A.V. // EPL. 2013. V. 103 P. 25001.
  21. Васильев М.М., Дьячков Л.Г., Антипов С.Н., Петров О.Ф., Фортов В.Е. // Письма в ЖЭТФ. 2007. Т. 86. № 6. С. 414.
  22. Novikov L. A., Pavlov S.I., Dzlieva E.S., Tarasov S.A., Yanitsin D.V., Karasev V.Yu. // High Temp. Mater. Processes. 2024. V. 28. I. 1. P. 55.
  23. Ваулина O. С., Петров О. Ф., Фортов В. Е., Храпак А. Г., Храпак С. А. Пылевая плазма, Эксперимент и теория. М.: Физматлит, 2009.
  24. Kononov E.A., Vasiliev M.M., Vasilieva E.V., Petrov O.F. // Nanomaterials. 2021. V. 11. P. 2931.
  25. Golubovskii Yu.B., Kozakov R.V., Maiorov V.A., Behnke J. and Behnke J. F. // Phys. Rev. E. 2000. V. 62. P. 2707.
  26. Голубовский Ю. Б., Кудрявцев А.А., Некучаев В.О., Порохова И.А., Цендин Л.Д. Кинетика электронов в неравновесной газоразрядной плазме. СПб.: Издательство С.-Пб. университета, 2004.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Experimental setup diagram. Legend: 1 – magnetic coils (split system); 2 – stratum with levitating dust structure; 3 – illumination system (vertically or horizontally oriented laser knife); 4 – video camera filming a vertical or horizontal cross-section of the structure; 5 – container for injection of dust particles; 6 – anode; 7 – cathode. The area of ​​uniform magnetic field is marked with hatching.

Download (64KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. a) Dependence of the minimum angular velocity on pressure for two gases, particle size – 5 µm; b) dependence of the minimum angular velocity on pressure for two gases, particle size – 4 µm.

Download (85KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependence of the angular velocity of rotation of the dust structure on the value of magnetic induction. Conditions: a) Ar gas, P = 0.22 Torr, particle size – 4 μm; b) Ne gas, P = 0.76 Torr, particle size – 4 μm.

Download (90KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Photographs of a vertical section of a dust structure. Conditions: a) Ar gas, pressure 0.22 Torr mm, particles 4 μm, magnetic induction B = 0, Image width 5.86 mm; b) Ne gas, pressure 0.26 Torr, particles 4 μm, B = 54 G. Image width 6.6 mm, c) Ne gas, pressure 0.76 Torr, particles 4 μm, B = 0. Image width 3.67 mm.

Download (117KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences