尘埃粒子充放电过程对尘埃等离子体电导率的影响

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1、第’’卷第!%期#%%&年!%月物理学报D)*4’’，N)4!%，OA+)PQR，#%%&!%%%;>#C%F#%%&F’’（!%）F’>!9;%$GHIGJKL0MHG0MNMHG!#%%&H1

2、到；#%%&年!月##日收到修改稿）在只受弱电磁场作用且忽略空间色散的情况下，通过求解含碰撞项的电子的()*+,-.//方程及尘埃粒子充放电的0123*.方程，导出了弱电离尘埃等离子体的电导率和介电常数计算公式4将固体火箭喷焰的有关参数代入公式对电导率进行定量分析，结果表明，尘埃粒子的大小及其浓度对弱电离尘埃等离子体的电导率有明显的影响4关键词：尘埃等离子体，()*+,-.//方程，0123*.方程，电导率!"##：’##’5，’##’6，’##’7成；分子的浓度远大于其他粒子的浓度；电子与离子!B引言的浓度近似相等并远大于尘埃粒子的浓度；离子是一次电离的，忽略空间色散，将碰

3、撞和充电作为影响尘埃等离子体的电磁特性与一般等离子体有很其电磁特性的两个主要因素，通过求解含碰撞项的大的不同4在分析尘埃等离子体对微波的衰减和色带电粒子的()*+,-.//方程及其对尘埃粒子充放电散特性时，以往的等离子体理论由于忽视了尘埃粒的0123*.方程，导出了弱电离尘埃等离子体的电导子的作用，结果造成微波衰减的理论预期值远小于率和介电常数4以固体火箭喷焰的测量参数为依［!］实际测量值的情况4我们认为，研究尘埃等离子据，分析了尘埃粒子的大小，浓度对电导率的影响4体的电磁特性，尤其是研究它的电导率和介电常数结果表明：在考虑尘埃粒子充放电的情况下，尘埃粒与微波频率的关系，对进

4、一步分析微波在尘埃等离子的半径及其浓度对尘埃等离子体的电导率有很大子体中的传播有重要的意义4自#%世纪C%年代影响4这对进一步分析和测量固体火箭喷焰对微波起，尘埃等离子体理论及相关的应用研究开始受到的严重衰减有重要的指导意义4越来越普遍的重视，在尘埃等离子体内部的不稳定性、尘埃粒子晶体特性、尘埃粒子鞘层模型等研究方#B弱电离尘埃等离子体中的微波衰减［#—’］面发表了大量文献，但有关弱电离尘埃等离子机理体的电磁特性研究，发表的文献很少4国内李芳等人曾研究了等离子体中尘埃粒子对电磁波的吸收效微波在弱电离尘埃等离子体中传播时，微波电［&］场对等离子体中的带电粒子做功，将一部分能量转

5、应；他们在对尘埃粒子引入充电频率的概念后，通过求解无碰撞项的D*.=)E方程得到了尘埃等离子体化为带电粒子的动能，带电粒子通过碰撞可以将获［$］得的能量传递给其他粒子，并在下一次加速中继续的低频纵介电张量4然而，在分析尘埃等离子体的微波衰减特性时，电场对带电粒子做功；电子与其从微波电场中获得能量，微波电场能转化成等离子他粒子之间的碰撞以及电子对尘埃粒子的充放电过体的内能是微波衰减的原因4微波电场能的转化规程是造成微波衰减的主要原因4本文研究弱电磁场模与带电粒子的碰撞频率及每次碰撞所传递的能量［9］作用下的弱电离尘埃等离子体的电磁特性，这种弱有关4理论分析表明，对于不含尘埃的等

6、离子体，电离尘埃等离子体由分子、电子、离子和尘埃粒子组电子的一次有效碰撞所传递的能量的平均比率!"!电波环境特性与模化技术国家重点实验室基金项目（批准号：’!89&%8%#%’76%!%!）资助的课题4":;-.<万方数据*：=+)--!#>8?@.1))4A)-4A/!"期石雁祥等：尘埃粒子充放电过程对尘埃等离子体电导率的影响$*!A#$有关+!"%尘埃粒子的加入会引起带电粒子对尘埃的充电，这是一个完全非弹性碰撞过程，在这一过程中，由分布函数可求出电子的电流密度矢量为带电粒子几乎将所有能量都传递给了尘埃粒子（!8#&9*&’*&$"7(*%!(7(，（8）#*#"!!）%在

7、电场作用下，带电粒子对尘埃粒子的充电是定向的，但尘埃粒子的放电却是非定向的，充电过将（*）式中的%!代入（8）式整理得到5程可以看作是有序电流的一种流失%可以想见，尘4&5,"98&0.7.&$（.）.&’*埃粒子将会增大尘埃等离子体对微波的衰减作用，*"#!#{"#5$$（5.）&表现为电导率的增大%由于在电场力作用下，电子59.8&0.7.会获得比离子大得多的速度（离子速度比电子速度0(##5（5.）}，（$）"#$$小"!&’!()!""倍），因而电子电流要远大于离子另一方面，联系电流密度矢量与电