НАЗВАНИЕ СТАТЬИ:
Влияние примеси кислорода на структуру комплексной плазмы в~разряде постоянного тока

СПИСОК АВТОРОВ:
Зобнин A.В., Липаев А.М., Усачев А.Д.

DOI:
https://doi.org/10.33849/2022104

ПОСТУПИЛА В РЕДАКЦИЮ:
5 декабря 2022 г.

ЖУРНАЛ:
Вестник Объединенного института высоких температур

ТОМ:
7

ГОД:
2022

СТРАНИЦЫ:
19-24

РУБРИКА:
Низкотемпературная плазма

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
тлеющий разряд; отрицательные ионы; комплексная плазма

КОДЫ КЛАССИФИКАТОРОВ:
УДК 533.9

АННОТАЦИЯ:
В условиях плазмы с низкой степенью ионизации, характерной для экспериментов с комплексной плазмой, даже малая примесь кислорода в инертном газе приводит к появлению достаточного количества отрицательных ионов, чтобы оказать существенное влияние на заряды и пространственное распределение пылевых микрочастиц. В работе представлена модель продольно-однородного положительного столба разряда постоянного тока в неоне с примесью кислорода и с облаком микрочастиц. Модель адаптирована к условиям экспериментов на установке “Плазменный кристалл-4”  cite{PK42016} на борту Международной космической станции в условиях микрогравитации. Расчеты показывают, что уже при концентрации примеси кислорода в неоне на уровне 0.1 % отношение концентрации отрицательных ионов к концентрации электронов на оси разряда может составлять более 5. Наличие облака отрицательных ионов приводит к своеобразной конкуренции между отрицательными ионами и отрицательно заряженными микрочастицами за положение вблизи оси разряда. В результате этой конкуренции распределение концентрации микрочастиц приобретает провал вблизи оси разряда, а ширина потока отрицательных ионов несколько возрастает по сравнению с разрядом без микрочастиц.

TITLE:
Oxygen dopant influence on the complex plasma structure in the direct current discharge

AUTHORS:
Zobnin A.V., Lipaev A.M., Usachev A.D.

KEYWORDS:
glow discharge, negative ions, complex plasma

ABSTRACT:
Under the conditions of a low ionized plasma, which is typical for complex plasma experiments, even a small admixture of oxygen in the inert gas leads to the appearance of a sufficient amount of negative ions to have a significant effect on the charges and spatial distribution of the micron-size particles. The paper presents a model of a longitudinally homogeneous positive column of the direct current discharge in neon with the admixture of oxygen and with a cloud of microparticles. The model is adapted to the experimental conditions at the 'Plasma Krystall-4' setup [Pustylnik M. Y., et al., Rev. Sci. Instr. 2016. V.87. P. 093505.] aboard the International Space Station in microgravity. Calculations show that already at an oxygen impurity concentration in neon at a level of 0.1\%, the ratio of the concentration of negative ions to the concentration of electrons on the discharge axis can be more than 5 times. The presence of a cloud of negative ions leads to a kind of competition between negative ions and microparticles for positions near the discharge axis. As a result, the concentration of microparticles acquires a dip near the discharge axis, and the width of the negative ion stream somewhat increases in comparison with the discharge without microparticles.