尘埃等离子体棘轮中尘埃涡流研究
Abstract
尘埃涡流是芯片刻蚀工艺和微重力及地面尘埃等离子体实验中普遍存在的一种现象, 研究其形成机制具有重要意义. 由于实验上很难诊断带电尘埃颗粒所处鞘层的等离子体参量, 因此尘埃涡流的形成机制仍不清楚. 本文在一个全新的尘埃等离子体棘轮实验中观察到了单个尘埃涡流的运动, 并探讨了放电条件对其运动规律的影响. 通过建立三维尘埃等离子体棘轮模型, 数值模拟研究了棘轮通道内的等离子体参量分布特征, 并利用Langevin模拟重现了实验现象. 实验与模拟结果表明, 尘埃颗粒所在的锯齿槽内的电势分布具有不对称性, 进而造成锯齿槽内离子流的旋度不为零, 非平衡离子拖拽力是驱动尘埃颗粒产生涡流运动的根本原因.
