Сборник тезисов 9-ой Международной научной конференции «современные достижения физики и фундаментальное физическое образование»

жүктеу/скачать 11,53 Mb.

Pdf көрінісі

бет	12/38
Дата	15.03.2017
өлшемі	11,53 Mb.
	#9286

1 ... 8 9 10 11 12 13 14 15 ... 38

ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ ПЫЛЕВЫХ СТРУКТУР В ТЛЕЮЩЕМ РАЗРЯДЕ ПРИ НАЛОЖЕНИИ ПРОДОЛЬНОГО ОДНОРОДНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ К.Н.Джумагулова
ВЛИЯНИЕ НАНОЧАСТИЦ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ СВЕЧЕНИЯ ПЛАЗМЫ СМЕСИ АРГОНА И МЕТАНА М. Сламия 2 , Т.С. Рамазанов 1,2
ПОЛУЧЕНИЕ ГИДРОФОБНОЙ И ГИДРОФИЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ В ПЛАЗ- МЕННОЙ Ar/CH 4 СРЕДЕ С.А. Оразбаев 1,2
ЭФФЕКТИВНЫЙ КВАЗИКЛАССИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИОНОВ В ПЛОТНОЙ КВАНТОВОЙ ПЛАЗМЕ С.М. Амиров, Т.С.Рамазанов, Ж.А.Молдабеков

ДАВЛЕНИЕ ПЫЛЕВОЙ ПЛАЗМЫ

А.І. Ниязымбетов, М.М.Муратов

Казахский Национальный Университет им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан

В  даннойработе  с  помощью  парных  корреляционных  функций  (ПКФ)  и  эффективного  по-
тенциала взаимодействия пылевых частиц исследуется уравнение состояния пылевой компо-
ненты комплексной плазмы, обусловленное дипольным взаимодействием заряженных частиц
в системе[1].
ПКФ находятся с помощью решения уравнения Орнштейна-Цернихе, котороесвязывает
прямуюh(r) и полную c(r)корреляционные функции с парным потенциалом взаимодействия
частиц.  Так  как  уравнение  содержит  две  неизвестные  функции,  то  в  таком  виде  его  нельзя
будет решить. Для решения данного уравнения применяется гиперцепное приближение, ко-
торое имеет следующие вид:
,
)
(
))
(
ln(
)
(
)
(
T
k
r
r
g
r
h
r
c
B




(1)
где
)
(r

- потенциал взаимодействия.
Зная ПКФ частиц в системе, можно определить все термодинамические функции дан-
ной системы[2].
Уравнение состояния пылевой плазмы, связывающее ПКФ с термодинамической функ-
цией, определяется с помощью следующего выражения [3]:


(2)
где
-
давление  идеальной  плазмы,
-
угол  между  дипольными  моментами
пылевых частиц.
В  качестве  эффективного  потенциала  взаимодействия  использовался  следующий
потенциал [4]:
 
 


1
2
2
1
d
eZ m
r
Ah K r
Bh K r
r
r








,

(3)
здесь A, B, K
1
, K
2
и h являются введенными для удобства коэффициентами и функцией соот-
ветственно.
Для  нахождения  давления,  зависящего  от  взаимодействия  заряженных  частиц,  ис-
пользовались  ПКФ,  полученные  с  помощью  эффективного  потенциала  взаимодействия  пы-
левых частиц с дипольным моментом.

Литература
1.  Муратов М. М., Рамазанов Т. С., Джумагулова К. Н., Гори Дж. А., // Журнал Извес-
тия НАН РК серия физико-математическая. – 2014. – №. 2 (294). – С. 237-240.
2.  MuratovМ. М.,Ramazanov T. S., GabdullinM. T. // The XXII Europhysics Conference on
Atomic and Molecular Physics of Ionized Gases (ESCAMPIG). – Greifswald; Germany, 2014. – Р.
148.
3.  Ramazanov T. S., Dzhumagulova K. N., Kodanova S. K., Daniyarov T.T., and
Dosbolayev M. K. // Contrib. PlasmaPhys. – 2009. – Vol. 49., №.1-2. – P. 15-20.
4.  Ramazanov T. S., MoldabekovZh. A., Pseudopotentials of the particles interactions in
complex plasmas // Phys. Plasmas. – 2011. – Vol. 18. – P. 103705.

 
 
2
3
,
0 0
,
1
,
3
id
r
P P
n n g
r
r drd
r



 
 









 
id
B
P
n k T






The 9
th
International Conference «Modern
achievements of physics and fundamental physical education»

October , 12-14, 2016, Kazakhstan, Almaty
______________________________________________________________________________________________________

84

ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ ПЫЛЕВЫХ СТРУКТУР В ТЛЕЮЩЕМ РАЗРЯДЕ
ПРИ НАЛОЖЕНИИ ПРОДОЛЬНОГО ОДНОРОДНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

К.Н.Джумагулова

Казахский Национальный Университет им. аль-Фараби, НИИЭТФ, Алматы, Казахстан

Недавние  эксперименты  показали  очень  интересные  и  неожиданные  эффекты,  связанные  с
вращением  пылевых  структур  в  круглом  сечении  газоразрядных  трубок[1,2].  На  сегодняш-
ний день – это одна из трендовых задач в физике пылевой плазмы, привлекающей исследо-
вателей  из  ведущих  мировых  научных  центров,  занимающихся  исследованием  пылевой
плазмы. В настоящий момент данные явления до сих пор не получили исчерпывающего тео-
ретического  объяснения,  хотя  и  было  выдвинуто  множество  гипотез.  Отметим  среди  них
электрический  дрейф  в  скрещенных  продольном  магнитном  поле  и  радиальном  электриче-
ском поле, возникшем из-за накопления отрицательного заряда на стенках разрядной каме-
ры, и влияние силы ионного увлечения (ионного дрэга).
При  моделировании  движения  пылинок  в  газоразрядной  трубке  с  круглым  сечением
при наложении продольного однородного магнитного поля, мы сделали следующие допуще-
ния:
1.  Наряду с продольным магнитным полем на частицы плазмы действует радиальное
элекстрическое  поле,  имеющее  место  в  реальном  эксперименте.  Это  поле  возникает  в  ре-
зультате  зарядки  стенок  трубки  более  подвижными  по  сравнению  с  ионами  электронами
плазмы.
2.  Электрическое продольное поле и сила тяжести не берутся во внимание, так как в
вертикальное трубке их действие на взвешенные пылинки компенсируются.
3.  Сила ионного увлечения численно определяется на основе вычисления изменения
импульса  в  результате  столкновений  пылинки  с  ионами,  на  основе  ОМЛ
(OrbitMotionLimited) теории.
Приведем выбранный алгоритм.
Алгоритм моделирования движения пылинки в плазме тлеющего разряда
1)  Задание начальных значений координат и скоростей ионов
(0)
i
r

,
(0)
i
v

,
1,
i
N

;
2)  Вычисление силы
i
F

, действующей на ион
i
со стороны остальных  ионов;
3)  Вычисление согласно алгоритму интегрирования уравнений движения координат и
скоростей ионов в следующий момент времени
(
)
i
r t
t
 

;
4)  Вычисление силы ионного увлечения, действующей на пылинку со стороны ионов
плазмы ;
5)  вычисление согласно алгоритму интегрирования уравнений движения координаты
и скорости пылинки
(
)
d
v t
t
 

в момент времени t +∆t;
6)  Накопление текущих значений координаты и скорости пылинки
d
r

и
d
v

на запо-
минающее устройство компьютера;
7)  Повтор шагов 2) – 6).
В  традиционном  методе  все  трехмерное  пространство  разбивается  на  равные  кубиче-
ские ячейки объемом
V
(для простоты кубические) с Nчастицами в каждой. В нашем случае
мы рассматриваем двумерную систему в форме круга. Круг разбивается на равные сегменты.
Один из них считается базовым, остальные – копии (реплики). Конфигурации частиц базовой
ячейки повторяются во всех остальных ячейках. На межсегментные стороны базовой ячейки
и реплик были наложены периодические граничные условия (ПГУ), а со стороны стенки, ог-

9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016
жəне іргелі физикалық білім беру»
______________________________________________________________________________________________________

87
тиц возрастает, что связано с фазовыми переходами. Из рисунка видно, что для каждого со-
става смеси процесс синтеза имеет свое время.
В начальной стадии экспериментальной работы рассматривается α-режим горения вы-
сокочастотного разряда, где образуется слой положительных зарядов (sheath), вследствие че-
го интенсивность свечения плазмы в приэлектродной области становится высокой.
На рисунке 2 показаны спектральные линии интенсивности свечения буферной плазмы,
без наночастиц и с наночастицами. Длина абсциссы графика соответствуют межэлектродно-
му промежутку, то есть слева верхний электрод, а справа нижний.
Описание  перехода  спектральной  линии  аргона 750,38 с  первого  уровня  на  второй
3s 3p
P
⁄
∘
4s − 3s 3p
P
⁄
∘
4p, и вероятность перехода A (sec
) = 4.45 ⋅ 10 .
В  графиках  красные  линии  соответствуют  параметрам  плазмы  без  частиц  (буферная
плазма); синяя линия с наночастицами, n ≈ 10 см
= n ,  ≈ 50 нм.

p=0,3 тор, P=10 Вт p=0,3
тор, P=15 Вт

Рисунок 2 – Спектр интенсивности свечения плазмы

По этим данным можно сказать, что интенсивность свечения пылевой плазмы с нано-
частицами выше по сравнению с интенсивностью буферной плазмы. Данный факт послужил
основой  создания  газоразрядной  лампы  с  высокой  светоотдачей.  Данная  работа  выполнена
при  поддержке  Министерства  образования  и  науки  Республики  Казахстан  в  рамках  гранта
3210/ГФ4.

Литература
1.  S. A. Orazbayev, M.M. Muratov, T. S. Ramazanov, M.K. Dosbolayev, M. Silamiya, M. N.
Jumagulov, and L. Boufendi The Diagnostics of Dusty Plasma in RF Discharge by Two Different
Methods // Contrib. Plasma Phys. – 2013. - V. 53, № 5. - P. 436 – 441.
2.  T. S. Ramazanov, A. N. Jumabekov, S. A. Orazbayev, M. K. Dosbolayev and M. N.
Jumagulov // Phys. Plasmas. – 2012. №19. P. 023706.
3.  ОразбаевС.А.,
РамазановТ.С.,
ДосболаевМ.К.,
БатрышевД.Г.,
БуфендиЛ.
//ЖурналИзвестияНАНРК, серияфизико-математическая. – 2015. - № 3. - С. 186-190.
4.  Orazbayev S.A., Dosbolayev М. K., Silamiya M., Jumagulov M. N., Ramazanov T. S.
//16
th
Book of abstracts of the International Congresses on Plasma Physics and 39
th
European Physi-
cal Society Conference on Plasma Physics (EPS/ICPP). - Stockholm, Sweden, 2012. –P.2.130.
5.  Габдуллин М.Т., Оразбаев С.А., Сламия М., Батрышев Д.Г., Досболаев М.К., Рама-
занов Т.С. // Сборник тезисов III Международной научной конференции «Современные про-
блемы  физики  конденсированного  состоянии,  нанотехнологий  и  наноматериалов». – Алма-
ты, Казахстан, 2014. – С. 121.

The 9
th
International Conference «Modern
achievements of physics and fundamental physical education»

October , 12-14, 2016, Kazakhstan, Almaty
______________________________________________________________________________________________________

88

ПОЛУЧЕНИЕ ГИДРОФОБНОЙ И ГИДРОФИЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ В ПЛАЗ-
МЕННОЙ Ar/CH
4
СРЕДЕ

С.А. Оразбаев
1,2
, Т.С. Рамазанов
1,2
, М.Т. Габдуллин
2
, М.К. Досболаев
1,2
,
Д.Б. Омирбеков
2

1
Научно-исследовательский институт экспериментальной и теоретической физики, Каз-
НУ им. аль-Фараби, Казахстан, 050040 Алматы, пр. аль-Фараби, 71
2
Национальная нанотехнологическая лаборатория открытого типа, КазНУ им. аль-
Фараби, Казахстан, 050040 Алматы, пр. аль-Фараби, 71

На сегодняшний день смачиваемость поверхностей является решающим фактором во многих
приложениях:  микроэлектроника,  легкая  промышленность  и  т.п.  Смачиваемость  поверхно-
сти обычно зависит от двух факторов, химии поверхности и шероховатости поверхности [1].
При выборе обеих параметров должным образом, можно разработать супергидрофобные по-
верхности с контактным углом близкий к 180
0
, которые имеет очень малые углы скольжения
(эффект Лотоса).
В  данной  работе  были  получены  супергидрофобные  поверхности  с  помощью  плазмо-
химической  обработки,  то  есть,  синтезируемы  углеродсодержащие  наночастицы  полимери-
зуется в плазменной среде (Ar/CH
4
) и осаждаются на поверхности кремниевой пластины.
Супергидрофобные поверхности были получены на экспериментальной установке вы-
сокочастотного емкостного разряда, которая используется для осуществления метода  газо-
фазного осаждения нано- и микрочастиц. Экспериментальная  установка состоит из рабочей
камеры,  ВЧ  генератора  с  самосогласующим  устройством  и  с  измерительным  модулем  для
определения величины самосмещения [2]. Внутри рабочей камеры расположены два парал-
лельных электрода, один из электродов является основным, так как на него подается высо-
кочастотное переменное напряжение, а второй электрод является силовым, то есть заземлен-
ным. Таким образом, образуется поджиг плазмы ВЧ разряда в объеме камеры.
Данная работа ориентировалась на процессе роста наночастиц [3-5]и последующего его
осаждения. Характерной особенностью этого процесса является отрицательный заряд нано-
частиц. После того, как частицы достигают размера до нескольких нанометров, они быстро
собирают суммарный отрицательный заряд (из-за высокой подвижности электронов в плаз-
ме). В результате этого отрицательного заряда, частицы удерживаются в положительном по-
тенциале плазмы, то есть они левитируется в разряде, и продолжается рост за счет накопле-
ние нейтральных радикалов и положительных ионов. Каждый раз, когда плазма выключает-
ся, определенное количество наночастиц осаждаются на поверхность кремниевой подложки,
которая находится на нижнем электроде. Таким образом, число частиц на кремниевой под-
ложке зависит от  количества циклов, то есть гидрофобность пленки (контактный угол) уве-
личивается с ростом числа циклов.
В следующем этапе обработали поверхность пленки  в плазме азота, плазменная обра-
ботка  приводит  к  существенным  изменениям  смачиваемости.  Эти  изменения  существенно
зависят  от  времени  обработки  и  от  исходного  состояния  обрабатываемого  материала.  Наи-
больший эффект плазменной обработки может наблюдаться для тех образцов, которые были
первоначально  супергидрофобными.  Они  показывают  после  плазменной  обработки  выра-
женным гидрофильным поведением с весьма малыми углами контакта. На рисунке 3 показа-
ны полученные гидрофобные и гидрофильные поверхности. В случае обработке поверхности
углеродосожержащий пленки плазмой аргона, азота и кислорода появляются свободные свя-
зи, и пленка становится гидрофильной.

жүктеу/скачать 11,53 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 8 9 10 11 12 13 14 15 ... 38