Динамика неизотермической плазмы, вращающейся вблизи твердых диэлектрических поверхностей (2022)
Рассматривается стационарное движение плазмы вблизи вращающегося с угловой скоростью протяженного диэлектрического диска при наличии внешнего потока с угловой скоростью в условиях действия внешнего однородного осевого магнитного поля и осевого градиента температуры. Анализ задачи выполнен в газодинамическом приближении с учетом центробежных сил и осевого перераспределения плотности. Рассчитаны профили радиальной компоненты скорости проводящего газа вблизи диэлектрической поверхности диска для различных параметров среды.
We consider stationary motion of a plasma near an extended dielectric disk rotating with an angular velocity 0 in the presence of an external flow with an angular velocity 0 1 under the action of an external uniform axial magnetic field and an axial temperature gradient. The problem is analyzed in the gas-dynamic approximation, taking into account centrifugal forces and axial density redistribution. The profiles of the radial component of the velocity of the conducting gas near the dielectric surface of the disk are calculated for various parame-ters of the medium.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- Префикс DOI
- 10.51368/2307-4469-2022-10-3-256-263
- eLIBRARY ID
- 49173901
В рамках МГД приближения исследованы течения вязкой несжимаемой электропроводящей среды вблизи бесконечного диэлектрического диска во вращающемся потоке.
В отличие от работы [19], в которой рассматривается случай сильных отсосов, в настоящей работе линеаризация уравнения энергии выполнена на основе представлений о малости толщины гидродинамического пограничного слоя по сравнению с толщиной теплового слоя. В этом случае зона гидродинамического пограничного слоя характеризуется постоянством осевого потока. Показано, что при прочих равных условиях магнитное поле замедляет радиальное течение. Исследовано поведение вторичного потока в зависимости от параметра Прандтля. Уменьшение числа Pr при охлаждении диска (n > 1) приводит к увеличению центробежного отбрасывания плазмы на периферию. Кроме того показано, что к такому же результату приводит увеличение угловой скорости внешнего потока 1 по сравнению со скоростью вращения диска 0. Как следует из полученных результатов, с помощью осевого градиента температуры можно регулировать интенсивность циркуляции в устройствах, подобных плазменным центрифугам [8].
Список литературы
- Balbus S. A., Hawley J. F. // Rev. of Mod. Phys. 1998. Vol. 70. № 1. P. 1.
- Михайловский А. Б., Ломинадзе Дж. Г., Чуриков А. П., Пустовитов В. Д. // Физика плазмы. 2009. Т. 35. № 4. С. 307.
- Khalzov I. V., Smolyakov A. I., Ilgisonis V. I. // Physics of Plasmas. 2008. Vol. 15. P. 054501.
- Pustovitov V. D. // Plasma Physics Reports. 2003. Vol. 29. P. 105.
- Горшунов Н. М., Потанин Е. П. // Успехи прикладной физики. 2014. Т. 2. № 1. С. 18.
- Лахин В. П., Сорокина Е. А., Ильгисонис В. И., Коновальцева Л. В. // Физика плазмы. 2015. Т. 41. № 12. С. 1054.
- Тимофеев А. В. // Физика плазмы. 2020. Т. 46. № 6. С. 564.
- Whichello J. V., Borisevich V. D., Potanin E. P. // J. Appl. Phys. 2021. Vol. 130. P. 045106.
- Gorshunov N. M., Potanin E. P. // Plasma Physics Repots. 2020. Vol. 46. № 2. P. 147.
- Vorona N. A., Gavrikov A. V., Kuzmichev S. D. et al. // IEEE Transactions on Plasma Science. 2019. Vol. 47. № 2. P. 1223.
- Rax J.-M., Gueroult R. // J. Plasma Phys. 2016. Vol. 82. P. 595820504.
- Куликовский А. Г., Любимов Г. А. Магнитная гидродинамика. ‒ М.: ГИФМЛ, 1962.
- Саттон Дж., Шерман А. Основы технической магнитной гидродинамики / Пер. с англ. / Под ред. Е. И. Янтовского. ‒ М.: Мир, 1968.
- Борисевич В. Д., Потанин Е. П. // Инженерно-физический журнал. 2015. Т. 88. № 6. С. 1460.
- Дородницын А. А. // ПММ. 1942. Т. 6. Вып. 6. С. 449.
- Шидловский В. П. // ПММ. 1960. Т. 24. Вып. 1. С. 161.
- Chandrasekhar A., Nath G. // Acta Technica CSAV. 1989. Vol. 1. P. 58.
- Борисевич В. Д., Потанин Е. П. // ПММ. 2021. Т. 85. Вып. 6. С. 758.
- Borisevich V. D., Potanin E. P., Whichello J. V. // J. Fluid Meсh. 2017. Vol. 829. P. 328.
- S. A. Balbus and J. F. Hawley, Rev. of Mod. Phys. 70 (1), 1 (1998).
- A. B. Mikhailovskii, J. G. Lominadze, A. P. Churikove , and V. D. Pustovitov, Plasma Physics Reports 35 (4), 307 (2009).
- I. V. Khalzov, A. I. Smolyakov, and V. I. Ilgisonis, Physics of Plasmas 15, 054501 (2008).
- V. D. Pustovitov, Plasma Physics Reports 29, 105 (2003).
- N. M. Gorshunov and E. P. Potanin, Usp. Prikl. Fiz. 2 (1), 18 (2014).
- V. P. Lakhin, E. A. Sorokina, V. I. Ilgisonis, and L. V. Konovaltseva, Plasma Physics Reports 41 (12), 1054 ( 2015).
- A. V. Timofeev, Plasma Physics Reports 46 (6), 564 (2020).
- J. V. Whichello, V. D. Borisevich, and E. P. Potanin, J. Appl. Phys. 130, 045106 (2021).
- N. M. Gorshunov and E. P. Potanin, Plasma Physics Repots 46 (2), 147 (2020).
- N. A. Vorona, A. V. Gavrikov, S. D. Kuzmichev et al., IEEE Transactions on Plasma Science 47 (2), 1223 (2019).
- J.-M. Rax and R. J. Gueroult, Plasma Phys. 82, 595820504 (2016).
- A. G. Kulikovskii and G. A. Lyubimov, Magnetic hydrodynamics (GIFML, Moscow, 1962) [in Russian].
- G. W. Sutton and A. Sherman, Engineering Mag-netohydrodynamics (Dover Publications, January 1, 2001).
- V. D. Borisevich and E. P. Potanin, Journal of en-gineering and thermophysics 88 (6), 1460 (2015).
- A. A. Dorodnichin, PMM 6 (6), 449 (1942).
- V. P. Shidlovskii, PMM 24 (1), 161 (1960).
17 A. Chandrasekhar and G. Nath, Acta Technica CSAV 1, 58 (1989). - V. D. Borisevich and E. P. Potanin, PMM 85 (6), 758 (2021).
- V. D. Borisevich, E. P. Potanin, and J. V. Whichello, J. Fluid Meсh. 829, 328 (2017).
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ОБЩАЯ ФИЗИКА
Козак А. К., Заклецкий З. А., Соколов А. С., Скворцова Н. Н.
Электронный журнал данных плазмохимического синтеза материалов в микроволновых разрядах, инициируемых излучением импульсного гиротрона в смесях порошков металлов и диэлектриков 225
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Гришина И. А., Иванов В. А.
Актуальные направления развития исследований по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу в России в 2021 году
(Обзор материалов XLIX Международной Звенигородской конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, 14–18 марта 2022 г.) 234
Долголенко Д. А., Зотин Г. Е., Потанин Е. П.
Динамика неизотермической плазмы, вращающейся вблизи твердых диэлектрических поверхностей 256
Долгов А. Н., Клячин Н. А., Прохорович Д. Е.
Экспериментальное исследование динамики плазмы микропинча с использованием формирующей линии 264
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Ковшов В. С., Яковлева Н. И., Никонов А. В.
Аналитическая модель квантовой эффективности фотодиодов на основе антимонида индия 277
Трофимов А. А., Денисов И. А., Смирнова Н. А., Шабрин А. Д., Гончаров А. Е., Новикова А. А., Можаева М. О., Гладышева К. А., Косякова А. М., Малыгин В. А., Кузнецова С. А., Ильинов Д. В., Суханова А. С.
Особенности подготовки подложек кадмий-цинк-теллур для выращивания эпитаксиальных слоев соединения кадмий-ртуть-теллур методом молекулярно-лучевой эпитаксии 289
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Федотов Ф. С., Телегин А. М.
Исследование магнитной ловушки для магнетронной распылительной системы 301
Машошин Д. А., Денисов Д. Г., Морозов А. Б., Патрикеев В. Е.
Разработка и исследование схемотехнических решений при проектировании осветительной ветви динамического интерферометра для контроля качества оптических поверхностей 308
C O N T E N T S
GENERAL PHYSICS
A. K. Kozak, Z. A. Zakletsky, A. S. Sokolov, and N. N. Skvortsova
Electronic journal for the data of plasma-chemical synthesis of materials in microwave discharges initiated by the radiation of a pulsed gyrotron in mixtures of metals and dielectrics powders 225
PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS
I. A. Grishina and V. A. Ivanov
Actual Trends in Research on Plasma Physics and Controlled Fusion in Russia in 2021 (Review of reports of the XLIX International Zvenigorod conference, 2022) 234
D. A. Dolgolenko, G. E. Zotin, and E. P. Potanin
Dynamics of nonisothermal plasma rotating near solid dielectric surfaces 256
A. N. Dolgov, N. A. Klyachin, and D. E. Prokhorovich
Experimental study of micropinch plasma dynamics using a forming line 264
PHOTOELECTRONICS
V. S. Kovshov, N. I. Yakovleva, and A. V. Nikonov
Analytical model of quantum efficiency of photodiodes based on indium antimonide 277
A. A. Trofimov, I. A. Denisov, N. A. Smirnova, A. D. Shabrin, A. E. Goncharov, A. A. Novikova, M. O. Mozhaeva, K. A. Gladysheva, A. M. Kosyakova, V. A. Malygin, S. A. Kuznetsova, D. V. Ilyinov, and A. S. Sukhanova
Processing aspects of CdZnTe fragments and 2ꞌꞌ wafers for epitaxial growing CdHgTe by molecular beam epitaxy 289
PHYSICAL EQUIPMENT AND ITS ELEMENTS
F. S. Fedotov and A. M. Telegin
Study of a magnetic trap for a magnetron sputtering system 301
D. A. Mashoshin, D. G. Denisov, A. B. Morozov, and V. E. Patrikeev
Development and study of circuit solutions in the design of the lighting branch of a dynamic interferometer for quality control of optical surfaces 308
Другие статьи выпуска
Разработано и экспериментально проверено схемотехническое решение, а именно модернизированная осветительная ветвь динамического интерферометра, позволяющее увеличить точность измерения параметров качества оптических поверхностей путём минимизации контраста спекл-структуры за счёт введения в схему осветительной ветви вращающегося диффузора.
Приведены результаты компьютерного и лабораторного моделирования магнитной распылительной системы (МРС), используемой для физического осаждения пленок в вакууме. Приведены рекомендации по выбору геометрических параметров МРС и значениям магнитного поля.
Твердый раствор кадмий-ртуть-теллур является в мире одним из основных материалов ИК-фотоэлектроники. Метод молекулярно-лучевой эпитаксии обладает рядом преимуществ перед другими методами получения соединения кадмий-ртуть-теллур. Вместе с тем он достаточно требователен к подготовке подложек, предназначенных для ростовых процессов. Настоящая работа посвящена первичной отработке процессов полирования в освоении производства подложек кадмий-ртуть-теллур ориентации (211). Достигнутая шероховатость составила 1 нм.
Исследованы спектральные характеристики фотоприемных устройств (ФПУ), детектирующих излучение в средневолновом инфракрасном (ИК) диапазоне спектра, изготовленные на основе антимонида индия, предназначенные для обнаружения, распознавания и идентификации тепловых объектов. Проведен расчет квантовой эффективности в зависимости от конструктивных параметров фотодиодов с учетом прохождения излучения через антиотражающее покрытие, а также с учетом отражения от границы раздела «p+-слой/омический контакт» с последующим повторным поглощением в структуре фотодиода. Разработана аналитическая модель коэффициента поглощения антимонида индия с учетом эффекта Бур-штейна-Мосса и правила Урбаха. Определена оптимальная толщина базового слоя фотодиода при различных значениях времени жизни неосновных носителей заряда.
Ранее было установлено, что существует взаимосвязь между динамикой плазмы и процессом ускорения электронов в микропинчевом разряде. Авторы предприняли попытку ввести управляемую временную задержку процесса ускорения электронов относительно процесса сжатия плазмы в перетяжке канала тока. С указанной целью для сильноточной вакуумной искры в режиме микропинчевания был использован комбинированный источник тока, состоящий из параллельно включенных конденсаторной батареи и формирующей линии переменной длины. Было обнаружено, что при использовании формирующей линии достаточной протяженности наблюдается поток высокоэнергетичных электронов с энергией порядка 104–105 эВ на частицу, распространяющийся в направлении внешнего электрода независимо от полярности электродов, а продолжительность существования условий для ускорения электронов примерно на два порядка величины превышает продолжительность быстрого радиационного сжатия и процесс ускорения не может быть связан исключительно с ним.
Дан обзор новых наиболее интересных результатов, представленных на ежегодной XLIX Международной Звенигородской конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, состоявшейся с 14 по 18 марта 2022 года в режиме on-line. Проведен анализ развития и достижений основных направлений исследований в области физики плазмы в России и их сопоставление с аналогичными работами за рубежом.
Представлена программа электронного журнала для плазмохимических исследований по синтезу материалов на специализированном стенде с мощным импульсным гиротроном ИОФ РАН. На основании экспериментального цикла работ 2019–2020 гг. плазмохимического синтеза микро и наночастиц был создан прототип электронного журнала и сформированы для него требования по хранению и обработке информации. Прототип электронного журнала был разработан на платформе «1С: Предприятие». Созданная программа для формирования базы параметров плазмохимического синтеза была успешно протестирована в экспериментальных сессиях 2020–2021 гг.
Издательство
- Издательство
- АО "НПО "ОРИОН"
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- Юр. адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- ФИО
- Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- orion@orion-ir.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 3749400