Influence of plasma particle flow on dust grain charging and on particle number density
本文在OML理论基础上向尘埃充电模型引入有限空间区域的粒子源汇项，发现尘埃可达到稳定非零平衡电势，且平衡密度与电势依赖于区域尺寸。
2025-02-17 physics.plasm-ph
Experimental study of charging of dust grains in presence of energetic electrons
本文研究了双温氢等离子体中超热电子在尘埃粒子充电中的作用。各种尘埃颗粒被引入到系统中，并从每个尘埃颗粒的次级电子发射（SEE）已被报道。圆柱形朗缪尔探针用于确定等离子体参数，法拉第杯连接到静电计以测量尘埃电流。静电计的读数证实了电子发射从灰尘和SEE观察到从钨粉尘在低压实验等离子体装置的第一次。
2021-09-21 physics.plasm-ph physics.space-ph
On Dust Charging Equation
本文给出了尘埃粒子荷电方程的一般推导过程，并指出了它的适用场合。本文讨论了尘埃颗粒表面电荷的线性涨落问题。
2008-04-02 astro-ph physics.plasm-ph
Discrete stochastic charging of aggregate grains
在等离子体环境中，尘埃粒子通过随机收集电子和离子而带电，导致尘埃电荷在平衡值附近波动。小颗粒（半径小于1 \mum）或稀薄等离子体环境中的颗粒对电子或离子的单次添加敏感。在这里，我们提出了一个数值模型，允许检查的离散随机电荷波动的表面上的聚集颗粒，并确定这些波动的效果上的动态颗粒聚集。我们发现，聚集颗粒上的电荷的平均值和标准偏差遵循相同的趋势，预测具有等效半径的球体，虽然聚集体表现出较大的变化，从预测值。在一些等离子体环境中，这些电荷波动发生在与聚集体生长的动力学相关的时间尺度上。耦合动力学和充电模型表明，电荷波动往往会产生聚集体，这些聚集体比在电荷静止的环境中形成的聚集体更加线性或非线性。
2017-11-16 cond-mat.soft physics.plasm-ph
Quantum tunneling-enhanced charging of nanoparticles in plasmas
在准经典近似下，针对不同的等离子体电子分布函数、等离子体参数和晶粒尺寸，分析了量子隧穿效应在各向同性等离子体中带负电荷的晶粒吸积电流中的作用.它表明，这种贡献可以很小，（可忽略不计）相对较大（微米级）尘埃颗粒在等离子体与电子温度的几个电子伏特的顺序，但成为重要的纳米级尘埃颗粒（直径数十至数百纳米）在冷和超冷等离子体中（电子温度~数十至数百开尔文），尤其是在电子能量分布中具有耗尽的高能“尾部”的等离子体中。
2010-07-06 physics.plasm-ph quant-ph
Dust charging in dynamic ion wakes
100微米大小的尘埃颗粒已经成功地被用作非微扰探针来测量小空间尺度上等离子体条件的变化，例如在等离子体鞘中发现的那些。颗粒的动力学可用于绘制由于鞘层中存在的电场而产生的力，但颗粒电荷和电场难以独立测量。在流动等离子体中尘埃颗粒下游发展的离子尾流场使问题进一步复杂化。在鞘层内，离子被加速朝向带电边界，并且这种离子流在尘埃颗粒的下游产生带正电荷的空间区域，称为离子尾流。离子尾流又改变了带电颗粒之间的相互作用势。在这里，我们使用分子动力学模拟的离子流通过尘埃颗粒来研究带电尘埃粒子和离子之间的相互作用。颗粒的充电和动力学耦合自洽和来自离子尘埃相互作用，允许详细分析的尾场介导的相互作用的尘埃颗粒的结构配置的变化。尘埃颗粒的放电，因为它通过上游粒子的尾流和有吸引力的离子尾场力的移动被映射为一系列的离子流速度。
2019-08-12 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Towards a microscopic theory of particle charging
我们最近质疑的治疗的尘埃粒子作为一个完美的吸收器的电子和离子，并提出了一个表面模型的尘埃粒子在静止的等离子体中的电荷相结合的微观物理在晶界（坚持和解吸从外表面状态）与宏观物理的放电（等离子体收集通量）。在该模型中，可以计算粒子的电荷和部分屏蔽，而不依赖于总电子收集通量在颗粒表面上平衡总离子收集通量的条件。从我们的方法获得的谷物收费与实验数据相比有利。本文的目的是更详细地描述我们的模型，特别是，它是建立在假设，对比它与标准的充电模型的基础上的粮食表面上的通量平衡，并分析额外的实验数据。
2009-04-21 physics.plasm-ph physics.space-ph
Effects of collision enhanced charging on dust crystal
在RF复杂等离子体中的单层尘埃晶体的数值模拟进行检查的晶体结构和量化的影响，包括碰撞增强的离子电流的充电模型。一个GEC细胞类似于以前的实验工作进行了建模的RF电压的范围内，使用连续描述的等离子体和尘埃颗粒的描述。监测了每一个尘埃颗粒的时间历程。尘埃电荷的计算使用OML和碰撞增强充电（CEC）模型适用于鞘区。尘埃模型考虑了电力、离子拖曳力、中性拖曳力、重力和离子尾流。CEC模型产生了较低的电荷和较低的电力，这与实验数据吻合得更好。然后，对由40至100个颗粒组成的粉尘晶体进行建模，并检查所得晶体的悬浮高度和颗粒间间距。包括碰撞增强电流减小了颗粒间的间距，但对悬浮高度只有很小的影响。
2021-03-21 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Charge Fluctuation of Dust Grain and Its Impact on Dusty-Acoustic Wave Damping
我们考虑了尘埃电荷涨落对尘埃离子声波阻尼的影响。假设所有的粒子都有相等的质量，但电荷在时间上并不恒定-它们可能会随时间波动。尘埃电荷并不是真的与等离子体电势的变化无关。所有模式都会影响充电机制，反馈会导致一些新的有趣和意想不到的现象。颗粒的充电取决于局部等离子体特性。如果波干扰了这些特性，则颗粒的充电受到影响，并且颗粒电荷被修改，从而导致对波模式的反馈。在这里考虑的情况下，当电子的温度远大于离子的温度，并且电子的温度不足以使离子进一步电离时，我们表明声波的衰减仅取决于一个唯象系数
2007-01-30 physics.plasm-ph physics.space-ph
Collisional charging of dust particles by suprathermal plasmas. II -- Regularized Kappa distributions
本文研究正则化Kappa分布下极端超热等离子体对尘埃颗粒碰撞充电的影响，分析两种模型并验证正平衡电荷条件。
2025-02-10 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Charging kinetics of dust particles with a variable mass
本文提出了一个含有新的动力学变量--尘埃粒子质量的尘埃粒子动力学方程，用以描述尘埃等离子体和中性系统中的变质量过程。
2000-06-28 physics.plasm-ph physics.space-ph
First passage time in multi-step stochastic processes with applications to dust charging
提出了一种描述离散状态多步随机过程首达时间的方法。该方法是一个扩展的完全吸收边界的方法计算FPT的一步过程（Van Kampen 2007），包括多步过程中的跳跃不限于相邻的网站。此外，在假设状态变量连续的情况下，从多步ME导出了Fokker-Planck方程（FPE）。该方法和一种基于FPE的方法（Gardiner 2004）被用来计算尘埃颗粒电荷在充电过程中的正负稳定宏观态之间的平均首次通过时间（MFPT）。尘埃处于等离子体中，通过收集离子和电子并发射次级电子而带电。用这两种方法计算了在一定晶粒尺寸范围内，晶粒电荷从一种宏观态向另一种宏观态转变的MFPT。这两种方法对相同的颗粒产生了非常相似的结果，除了颗粒非常小的时候。两种方法的MFPT之间的差异是由于非常小的晶粒的FPE描述中的电荷连续性假设的失败。对于一个给定的晶粒，从负宏观态到正宏观态的转变的MFPT基本上大于以相反顺序的转变。归一化的MFPT从积极的过渡到负的宏观状态表现出很小的敏感性的晶粒半径。对于反向相变，随着晶粒半径的增大，相变温度先降低后升高。的FPT的概率密度函数是基本上更广泛的过渡从积极的到消极的宏观状态，相比，反向过渡。
2019-12-21 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph physics.plasm-ph
Brownian Motion of Grains and Negative Friction in Dusty Plasmas
在主荷电碰撞近似下，对等离子体中高荷电粒子运动的Fokker-Planck动力学系数进行了显式微观计算。结果表明，由于颗粒对离子的吸附，摩擦系数可以为负，找到了颗粒电荷的适当阈值，得到了动力学系数与速度有关的Fokker-Planck方程的定态解，并证明了这些解与Maxwell分布有很大的偏差。
2002-11-03 physics.plasm-ph
Charging and coagulation of dust in protoplanetary plasma environments
结合粒子-粒子、粒子-团簇、团簇-团簇凝聚模型和聚集体带电模型，研究了尘埃粒子在与原行星盘相关的各种等离子体环境中的凝聚和带电。结果表明，带电聚集体倾向于通过将小颗粒和簇添加到较大的颗粒和簇中来生长，导致与中性聚集体相比，对于聚集体中相同数量的单体，具有更大的尺寸和质量。此外，在等离子体密度和特征温度相同的情况下，洛伦兹等离子体（包含较大比例的高能等离子体粒子）中的聚集体比麦克斯韦等离子体中的聚集体质量更大。利用紧凑性因子<$σ对颗粒结构的比较表明，洛伦兹等离子体环境导致具有小<$σ的蓬松聚集体，其表现出窄的紧凑性因子分布。中性聚集体更紧密，具有更大的α σ，并且在蓬松度方面表现出更大的变化。大量的聚集体的紧凑性因子的测量提供了在聚集过程中存在的磁盘参数上的信息。
2011-04-29 physics.plasm-ph
Stability Dust-Ion-Acoustic Wave in Dusty Plasmas With Stream -Influence of Charge Fluctuation of Dust Grains
关于所谓的尘埃等离子体的实验数据迅速增加。e.电离气体或包含微米尺寸带电粒子的普通等离子体。对这些结构的兴趣是由于它们在许多天体物理学和商业情况中的重要性。其中包括线性和非线性波现象。我们考虑了当粒子流存在时，尘埃电荷涨落对离子声波稳定性的影响。假设所有的尘埃颗粒质量相等，但电荷在时间上并不恒定，它们可能随时间波动。尘埃的电荷并不完全独立于等离子体电势的变化。所有模式都会影响充电机制，反馈会导致一些新的有趣和意想不到的现象。颗粒的充电取决于局部等离子体特性。如果波干扰了这些特性，则颗粒的充电受到影响，并且颗粒电荷被修改，从而导致对波模式的反馈。在这里考虑的情况下，当电子的温度远大于离子的温度和电子的温度是不是足够大的离子的进一步电离，我们表明，声波的稳定性取决于只有一个唯象系数。
2007-01-30 physics.plasm-ph physics.space-ph
Comparison of dust charging between Orbital-Motion-Limited theory and Particle-In-Cell simulations
轨道运动限制（OML）理论已被修改，以预测尘埃电荷，并将结果与惠普尔近似[Tang和Delzanno，Phys. Plasmas 21，123708（2014）]进行了对比。为了进一步建立其制度的适用性，在本文中的OML预测（为非电子发射，球形尘埃颗粒在一个无碰撞，非磁化等离子体中休息）与粒子在细胞模拟，保留了吸收半径的影响。结果发现，对于大尘埃颗粒半径$r_d$相对于等离子体德拜长度$λ_D$，修订的OML理论仍然是一个很好的近似，为考虑的参数（$r_d/λ_D\le10$，相等的电子和离子温度），它产生的尘埃电荷内$20\%$的准确性。这是对惠普尔近似的实质性改进。尘埃收集的电流和能量通量，保持在修订的和标准的OML理论相同，是准确的$15-30\%$。
2016-11-26 physics.plasm-ph
Secondary electron emissions and dust charging currents in the nonequilibrium dusty plasma with power-law distributions
本文研究了在具有幂律分布的非平衡尘埃等离子体中，电子与尘埃粒子碰撞引起的次级电子发射以及由此引起的尘埃粒子的充电过程。我们推导出新的表达式的二次发射电子通量和尘埃充电电流的幂律q-分布，其中的非线性核心函数的非广延参数q进行了数值研究。数值分析表明，一次电子的q分布对尘埃粒子的二次发射电子通量和尘埃粒子的充电电流有显著的影响，这种影响强烈地依赖于尘埃粒子表面一次电子的静电势能与尘埃粒子表面热力学能的比值，这意味着在尘埃等离子体中这两种能量之间的竞争在这种新颖的效应中起着至关重要的作用。
2012-05-16 astro-ph.EP cond-mat.stat-mech physics.geo-ph
Intrinsic Fluctuations of Dust Grain Charge in Multi-component Plasmas
一个主方程制定模型的一般多组分等离子体中的颗粒电荷的状态，其中有电子和各种正离子或负离子，是单或多电荷。从主方程出发，采用系统尺寸展开法，导出了一个福克-普朗克方程。福克-普朗克方程有一个高斯解，其均值和方差由两个涉及离子和电子附着到尘埃颗粒的速率的初始值微分方程控制。作为一个例子，在等离子体中包含电子，质子和α粒子麦克斯韦分布的谷物充电被认为是一个问题。高斯解是非常好的协议与主方程的解决方案数值得到这个问题。
2014-03-05 physics.plasm-ph
Ionization enhanced ion collection by a small floating grain in plasmas
结果表明，在小颗粒附近的电离事件可以增加其表面的离子通量。在这方面，电子碰撞电离的效果是完全类似的离子中性共振电荷交换碰撞。这两个过程都产生了慢离子，这些慢离子无法克服谷物的电吸引力，最终落在谷物表面。电离和离子-中性碰撞的相对重要性大致由相应频率的比率给出。我们已经评估了这个比例的氖和氩等离子体，以证明电离增强的离子收集确实可以是一个重要的因素，在现实的实验条件下影响粮食收费。
2011-12-01 physics.plasm-ph
The Influence of Screening Effects on the Grain Charge in a Thermal Dusty Plasma
研究了热尘埃等离子体中非均匀屏蔽电场对尘埃粒子带电的影响。在单元方法中考虑了带电颗粒的电场，将问题简化为单粒子问题。在推广到非均匀屏蔽电场情况的准化学平衡模型下，我们得到了尘埃粒子的平均电荷值、粒子在电荷上的分布函数以及分布的方差。我们还给出了电场不均匀性的判据，并表明在尘埃粒子的稀薄子系统和小半径粒子的情况下，屏蔽效应的影响可以忽略不计。
2012-12-01 physics.plasm-ph
Charge Fluctuation of Dust Grains and its Impact on Dusty Wave Propagation
本文研究了尘埃电荷涨落对尘埃离子声波阻尼的影响。本文研究了非磁化等离子体中纵向静电波的流体近似。我们表明，对于弱声波的衰减取决于一个唯象充电系数。
2003-12-10 physics.plasm-ph physics.space-ph
A machine learning based Bayesian optimization solution to nonlinear responses in dusty plasmas
非线性频率响应分析是一种广泛使用的方法，用于确定存在非线性的系统动力学。在尘埃等离子体中，等离子体-颗粒相互作用（例如，颗粒充电波动）可以通过单颗粒非线性响应分析来表征，而颗粒-颗粒非线性相互作用可以通过多颗粒非线性响应分析来确定。提出了一种基于机器学习的尘埃粒子非线性响应分析中运动方程的确定方法。以贝叶斯方式搜索参数空间允许将模拟的非线性响应曲线与实验测量的非线性响应曲线匹配所需的参数的有效优化。
2020-10-23 physics.plasm-ph
Effects of the neutral point of dust charge in plasma sheath
本文用数值方法研究了尘埃粒子在鞘层中的荷电过程，利用通常的流体近似，将其推广到尘埃粒子荷电自洽变化的情形。粒子电荷成为一个新的自洽动力学变量，发现尘埃粒子首先在鞘层边缘带负电，然后在鞘层中开始带正电。数值结果表明，尘埃粒子的初始速度、粒子的大小以及鞘层边缘离子与电子的密度比都对尘埃粒子的电荷中性点有影响。尘埃电荷的中性点影响尘埃密度的空间分布。
2010-05-25 physics.plasm-ph
Dynamical charging of interstellar dust particles in the heliosphere
本文模拟了星际尘埃穿过日球层界面时的充电过程，比较稳态假设与动力学充电计算，发现大颗粒可近似稳态，而10 nm小颗粒需动力学处理，且其数密度分布沿日球层顶更加拉长。
2023-11-01 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
On the Wake Structure in Streaming Complex Plasmas
复杂（尘埃）等离子体的理论描述需要多尺度的概念，充分纳入相关的相互作用的电子和离子，中性粒子和尘埃颗粒。已知有效的尘埃-尘埃相互作用，多尺度问题可以有效地减少到一个单组分等离子体模型的尘埃子系统。本出版物的目标是通过两种互补方法系统地评估在流动等离子体环境中存在的尘埃颗粒周围的静电势分布：（i）根据动态介电函数对动态屏蔽库仑势进行高精度计算，以及（ii）全三维粒子模拟，其自洽地包括动态颗粒充电和非线性效应。这两种方法的适用性是解决。
2012-03-03 physics.plasm-ph
Instability of Shear Waves in an Inhomogeneous Strongly Coupled Dusty Plasma
它表明，在强耦合，不均匀，尘埃等离子体中的低频剪切模式可以增长的不稳定性，涉及的动态电荷波动的尘埃颗粒。不稳定性是由平衡尘埃电荷密度的梯度驱动的，并与尘埃颗粒的有限充电时间有关。目前的计算，在广义流体动力粘弹性形式主义进行，也带来了重要的修改的阈值和增长率的不稳定性，由于集体效应与耦合到压缩模式。
2001-03-26 physics.plasm-ph
Effect of Mass Fluctuation on Collective Modes in a Dusty Plasma
浸泡在等离子体中的颗粒被落在它们上面的离子侵蚀。因此，它们表现出自洽的质量波动，由于在等离子体充电电流的扰动。因此，谷物质量是一个动力学变量。等离子体介电性质的修改进行了研究，新的超低频模式被证明存在于等离子体。
2005-10-05 physics.plasm-ph physics.space-ph
Attractive Potential around a Thermionically Emitting Microparticle
我们提出了一个模拟研究的尘埃颗粒浸没在等离子体中的充电，考虑从颗粒的电子发射的效果（电子效应）。它表明，OML理论不再是可靠的，当电子发射变得很大：屏蔽不能再处理内的Debye-Huckel方法和吸引力的势阱的形式，导致吸引力的可能性对其他晶粒具有相同的极性。我们建议进行实验室实验，其中发射的尘埃颗粒可用于创建非传统的尘埃晶体或大分子。
2003-11-23 physics.plasm-ph physics.space-ph
Electrostatic lofting of dust grains from the surfaces of Thebe and Amalthea
来自内部辐射带的高能电子为木星的卫星忒贝和阿玛尔泰亚的表面提供了大量的电荷，这两颗卫星的轨道都位于这个辐射带内。我们估计理论上的电场在附近的忒拜和Amalthea的极地地区，并认为这些领域是足够的放样微米和亚微米大小的尘埃颗粒从表面的卫星。因此，带电尘埃颗粒在电场中的漂移可以被认为是除了微流星体撞击卫星表面而喷出尘埃之外，向游丝环提供尘埃的另一个来源。该机制可以定性地解释游丝环内尘埃颗粒分布的某些特点。
2020-09-23 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
The magnetized dusty plasma discharge : negative and positive space charge modes
本文分析了尘埃等离子体中跨越磁场的放电结构。尘埃大颗粒带负电，但由于质量大而未被磁化。电子是高度磁化的，离子具有中等磁化强度。这导致不同物质在磁场上的不同传输速率。根据磁场的大小和不同物质上的相对电荷，尘埃颗粒可能是主要的电流载体。然后，电极附近的空间电荷云将由不同物质的相对迁移率确定。放电可以以两种模式中的一种模式操作，即以强阴极下降为特征的正空间电荷（PSC）模式和以宽阳极下降为特征的负空间电荷（NSC）模式。尘埃粒子特有的特征也可以在放电结构中发挥作用，例如颗粒上的可变平衡电荷，取决于局部电位和物种温度，重力对颗粒动力学的影响，以及颗粒的充电速率。尘埃颗粒也可以形成一种有序的结构，即尘埃等离子体晶体。不同种类的流体模型被用来计算所产生的放电的结构，将上述效果。从PSC模式的过渡到NSC模式的磁场，压力和灰尘的性质是不同的。
2004-11-11 physics.plasm-ph
Dust-Ion-Acoustic Waves in unmagnetized 4-component plasma
本文研究了尘埃离子声波在非磁化的四组分等离子体中的传播。四组分等离子体由麦克斯韦负离子、冷移动正离子、$κ$分布电子和带正电荷的尘埃颗粒组成。根据Sagdeev赝势和相图的特征，观察到三种类型的非线性波--孤子、双层和超孤子。这种非线性波存在的条件对等离子体参数非常敏感。本研究所获得的结果对空间等离子体以及实验室中的超小型半导体器件领域具有广泛的相关性。
2020-01-15 physics.plasm-ph
A treecode to simulate dust-plasma interactions
小物体与周围等离子体的相互作用是等离子体物理研究的一个领域，具有许多应用。本文介绍了等离子体八叉树编码罐，一个等离子体中球状尘埃颗粒的微观模拟器。pot使用Barnes-Hut树码算法来执行可充电球体附近的电子和离子的$N$ -体模拟，还采用了来自SCEPTIC的Boris粒子运动积分器和Hutchinson的再注入算法;提供了所有三种算法的实现的描述。我们目前的结果，从壶模拟的充电的球体在磁化等离子体中，和非磁化等离子体中的球体。这一结果对在混合PIC码中使用玻尔兹曼关系的有效性提出了质疑。
2016-11-01 physics.comp-ph physics.plasm-ph
