"Plazma kristalli" va koinot sirlari. "Plazma kristalli" tajribasi ISS bo'yicha yangi uskunalar bilan o'tkazildi

24.09.2019

Shuningdek o'qing

"Mitrofan" ning komidiya "xonim" dagi tavsifi, tasviri va xarakteristikasi: Yozish uchun foydali ma'lumotlar

Genri. Biografiya O. Genri (rus tilida) Genri haqida qisqacha ma'lumot yozuvchi

Mavzudagi insho: Rim Turgenevdagi otalar va bolalar muammosi

Rus Fanlar akademiyasining ekstremal fizikasi instituti akademik V. Fortov, akademik V. Fortov, Rossiya Fanlar akademiyasining Ekstremal fizikasi instituti direktori.

2005 yil aprel oyida akademik Vladimir Evgenevich Fortevning nufuzli xalqaro mukofotni qabul qildi - Albert Eynshteyn nomli oltin medalni oldi, unga jismoniy fan fanlari va xalqaro ilmiy hamkorlikni rivojlantirishga katta hissa qo'shildi. Akademik Finkovning ilmiy qiziqishlari ekstremal moddalar, shu jumladan plazma fizikasi sohasida yotadi. Agar siz qorong'u materiyani hisoblasangiz, plazma tabiatdagi moddaning eng keng tarqalgan holati: Hisob-kitoblarga ko'ra, koinotda oddiy materiyaning 95 foizini tashkil qiladi. Yulduzlar - bu plazma barmoqlari, o'nlab millionlab darajadagi haroratli ionli gaz. Plazma xususiyatlari zamonaviy texnologiyalar asosini tashkil etadi, ularning hajmi keng. Plazma elektr chiroqlarida yorug'likni chiqaradi, plazma panellarida rangli tasvirni yaratadi. Plazma reaktorlari plazma oqimlari mikrosirinlar, qattiqlashgan metallar va tozalash yuzalarni ishlab chiqarishda ishlatiladi. Plazma sozlamalarini qayta ishlash va energiya ishlab chiqarish. Plazma fizikasi bu ajoyib fan sohasi bo'lib, bu kungi ajoyib kashfiyotlar, g'ayrioddiy hodisalar kuzatilmoqda, g'ayrioddiy hodisalar kuzatiladi, tushuntirish va tushuntirishni talab qiladi. Kam harorat plazmasida topilgan eng qiziqarli hodisalardan biri bu "plazma kristalli", ya'ni nozik zarrachalar - plazma changlari bo'lgan fazoviy buyurtma qilingan tuzilishdir.

Fan va hayot // Ushbu misol

Cosmonavts S. Krikalev va Y. Gyzenko ISS (2001) uchun "Plazma kristalli" uskunasini joylashtiring.

Chang plazma nima?

Plazmaning changi - bu kesilgan chang - qattiq zarralar bo'lgan ionli gaz. Bunday plazma ko'pincha kosmosda topiladi: Planerarcha uzuklar, kometiya kottejlari, kometiya kottejlari, kometa, varaq va yulduzlararo bulutlar. U erning sun'iy yo'ldoshlari va magnitli ushlab turish bilan, shuningdek plazma reaktorlari, yoylar, bo'shatish bilan bir qatorda sun'iy yo'ldoshlar mintaqasida topilgan.

Langrafiya sharoitida Amerikalik Langmur Irving Langmür İrtasi Langmür o'tgan asrning 20-yillarida birinchi marta chang plazmasini oldi. Biroq, uni so'nggi o'n yillikda faol o'rganib chiqdi. Plazma plazmalari ishlab chiqarish va mikroelektronikalarni ishlab chiqarish, shuningdek ingichka plyonka va nanopartikal ishlab chiqarish bilan changli chang plazma xususiyatlariga qiziqish ortdi. Elektrodlar va bo'sh pul palatasining devorlarini yo'q qilish natijasida plazmaga tushadigan qattiq zarralar mavjudligi nafaqat yarimo'tkazgichli chiplar yuzasining ifloslanishiga olib keladi, balki plazmani bezovta qiladi, shuningdek, oldindan aytib bo'lmaydigan tarzda. Ushbu salbiy hodisalarni kamaytirish yoki oldini olish uchun gazni to'kish plazmasidagi quyultirilgan zarralarni shakllantirish va ko'payish jarayonlarini qanday shakllantirish va ko'paytirish jarayonlari paydo bo'ladi va plazma chig'i oqindi chang oqindi chang oqindi chang oqindi chang oqindi chang oqindi chang oqindi chang olinishi uchun naqd pulni chiqaradi.

Plazma kristalli

Chang zarralarining o'lchamlari nisbatan katta - mikron aktsiyalaridan ba'zan yuzlab mikronga. Ularning ayblovlari juda katta miqdorda bo'lishi mumkin va yuzlab minglab vaqt ichida elektron to'lovdan oshishi mumkin. Natijada, zarrachalar bilan o'zaro ta'sirning o'rtacha energiyasi, zaryadlash maydoniga mutanosib ravishda ularning o'rtacha issiqlik energiyasi bilan ancha oqlangan. Bu syloneal deb ataladigan plazma paydo bo'ladi, chunki uning xatti-harakati ideal gaz qonunlariga bo'ysunmaydi. (Agar zarralar o'zaro ta'siri ularning issiqlik energiyasidan ancha past bo'lsa, plazma mukammal gaz deb hisoblanayotganini eslang.

Chang plazmadagi muvozanat xususiyatlarining nazariy hisoblashlari, ba'zi sharoitlarda kuchli elektr energiyasining pastligi "tepaga olib ketadi" va zaryadlangan zarralarni kosmosda ma'lum bir tarzda chiziqqa tushirishga olib keladi. Oqimli tuzilgan tuzilish tuzum yoki plazma kristalining nomini olgan. Plazma kristallari suyuq yoki qattiq fazoviy tuzilmalarga o'xshaydi. Bu erda eritish va bug'lanish kabi fazaviy o'tish davri bo'lishi mumkin.

Agar chang plazma zarralari etarlicha katta bo'lsa, yalang'och ko'z bilan kuzatilgan plazma kristalini kuzatish mumkin. Erta tajribalarda o'zgaruvchilar va statik elektr konlari tomonidan ushlab turilgan temir va alyuminiy o'lchamlari tizimida kristalli inshootlarning shakllanishi qayd etildi. Keyinchalik asarlarda kam bosimda yuqori chastotali oqimlarni tez chastotali oqimlar o'tkazib yuborgan zarrachalar kristallanishlari amalga oshirildi. Bunday plazmadagi elektron energiya biroz elektrolt (EV) va ionlarning energiyasi xona haroratiga ega (~ 0.03 eV) atomlarning issiqlik energiyasiga yaqin. Buning sababi, elektronlar ko'proq mobil aloqa va neytral chang zarralariga yo'naltirilgan oqim ionlari oqimidan sezilarli darajada oshadi. Zarrachalar elektronni "ushlaydi" va salbiy zararli ishlay boshlaydilar. Bu to'pni to'plash, o'z navbatida elektron zaryad elektronni qaytarish va ionlarni jalb qilishiga olib keladi. Zarrachalar o'zgarishi, uning yuzasida elektron va ionlari teng bo'lgunga qadar. Yuqori chastotali oqim bo'lgan tajribalarda chang zarralarini boshqarish salbiy va katta edi (taxminan 10 4 - 10 5 elektron to'lovlar). Changlangan changlangan changlangan changli bulut pastki elektrod yuzasiga bog'liq edi, chunki tortishish va elektrotatik kuchlar o'rtasidagi muvozanat mavjud edi. Bulutning diametri vertikal yo'nalishda bir necha santimetr bilan, zarracha qatlamlari soni bir necha o'nlab, zarralar orasidagi masofa bir necha yuz mikrometr bo'lgan.

Termal plazmadagi buyurtma qilingan tuzilmalar ...

Rossiya Fanlar akademiyasining Ekstremal fizikasi institutida (ITP Ras) 1991 yildan chang plazmasini o'rganish va uning tashxis qo'yish uchun turli xil usullarni yaratadi. Turli xil turdagi plazmaning changi: termal plazma, gazni chiqarish plazmasi, yonish va yuqori chastotali plazma, fotivi va yadro-hayajonlangan plazma.

Atmosfera bosimida gaz yondirgichining alangasida hosil bo'lgan termal plazmada harorat 1700 dan 2200 k gacha bo'lgan haroratga ega va unga elektron, ionlarning harorati va neytral zarralar teng bo'ladi. Bunday plazma oqimida kehli dioksid zarralarining xatti-harakati (CEO 2) o'rganildi. Ushbu moddaning o'ziga xos xususiyati shundaki, uning sirtidan uchish juda oson - elektron chiqadigan elektron mahsulotning ishlashi faqat 2.75 ev. Shuning uchun chang zarralari elektron va plazma ionlari va termoelektron emissiyaning oqimlari tomonidan olinadi - issiqlik zaryadini keltirib chiqaradi.

Zarralardagi fazoviy tuzilmalar korrelyatsiya funktsiyasini beradigan lazer nurlanishidan iborat edi gR), uning ma'nosi quyidagicha. Agar siz zarralardan birining joyida joylashgan joyni tuzatsangiz, funktsiya masofadagi boshqa zarrachalarni topish ehtimolini ko'rsatadi r. undan. Va bu bizga zarrachalar - tartibli yoki buyurtma qilingan, suyuq va kristalli inshootlarning xarakteristikasi haqida xulosa qilishga imkon beradi.

Odatda korrelyatsiya funktsiyalari gR) Xona haroratida va plazmadagi 2 dona dona zarralar uchun kasal bo'lib, kasal bo'lib qoladi. 1. Yuqori plazma haroratida (B) makrosad (b) ning past konsentratsiyasi (B) ning kam konsentratsiyasi, korrelyatsiya funktsiyasi xona haroratida an'anaviy aerozol rezinitari uchun deyarli bir xil shaklga ega. Bu shuni anglatadiki, plazma zarralari zaiflik bilan chalg'itadi va buyurtma qilingan tuzilmalarning shakllanishi sodir bo'lmaydi. Kamroq plazma harorati (1700 k) va zarralar konsentratsiyasi, korrelyatsiya funktsiyasi suyuqlik xususiyatini oladi: zarralar joylashgan joyda (B) joyida past tartibning mavjudligini ko'rsatadi. . Ushbu tajribada zarralar uchun ijobiy zaryad 1000 ga yaqin elektron to'lovlar bo'lgan. Tuzilishning nisbatan zaif tartibi, plazma kristalini shakllantirish jarayoni tugashiga olib keladigan plazma mavjudligi (soniyasining taxminan 20 ming qismi) bilan tushuntirish mumkin.

... va samoviy oqindi

Termal plazmada barcha zarralarning harorati bir xil va gazni oqizish plazasida vaziyat boshqacha - elektron harorat ko'proq ion. Bu chang plazmasining buyurtma qilingan tuzilmalarning paydo bo'lishi uchun shart-sharoit yaratadi - plazma kristallari.

Ayrim sharoitlarda gazni to'kishning ayrim sharoitida turg'un bo'lmaganlar - qorong'u rangsizlanishning sobit zonalari - qorong'i intervallar bilan muntazam ravishda o'zgaradi. Elektron va elektr maydonining konsentratsiyasi strata uzunligi bo'ylab kuchli nochrogikdir. Shuning uchun har bir sitrning boshida elektrostatik tuzoq shakllanadi, bu oqindi naychasining vertikal pozitsiyasi, musbat posti hududida nozik zarralarni ushlab turishi mumkin.

Tarkibni shakllantirish jarayoni quyidagilardan iborat: Premrondan olingan idishga quyiladi, plazmada olinadi va pulning o'zgarmagan parametrlari bilan qancha davom etadigan tuzilishga asoslanadi. Lazer Beam gorizontal yoki vertikal tekislikda zarrachalarni ta'kidlaydi (2. 2). Mekantial tuzilishning shakllanishi videokamerani tuzatadi. Alohida zarralarni yalang'och ko'z bilan ko'rish mumkin. Tajriba, bir nechta turdagi zarralar ishlatilgan - biometri zarralaridan bir yuz mikrometrdan bir yuzgacha mikroiqli zarrachalar bo'lgan bo'shliqlar va melamimaldegede zarralari.

Statori markazida bir necha o'nlab millimetr bilan chang buluti hosil bo'ladi. Zarrachalar gorizontal qatlamlarda joylashgan, olti burchakli inshootlarni shakllantiradi (kasal. 3a). Qatlamlar orasidagi masofalar 250 dan 400 mkm gacha, gorizontal tekislikdagi zarralar orasidagi masofa 350 dan 600 mkm gacha. Zarrachalarni tarqatish funktsiyasi gR) Bu zarralar joylashgan joyda uzoq masofali buyurtma mavjudligini va kristall tuzumining shakllanishini tasdiqlovchi bir qatorda, bu juda uzoq masofali buyurtma mavjudligini tasdiqlaydi, ammo plazma chang kristallari aniq ko'rinadigan va yalang'och ko'zni anglatadi.

Qoziqning bulutining shakllarini o'zgartirish orqali, kristallning suyuqligi ("erishi" suyuqligiga ("erishi" suyuqligiga ("erishi" ni suyuqlikka o'tish mumkin. Sferik zarrachalardan foydalanish - 200-300 mkm uzunlikdagi neylon tsilinders, shuningdek, suyuq kristalga o'xshash tuzilishni olish mumkin edi (4).

Kosmosdagi chang plazmasi

Er ustida, og'irlikning kuchi er yuzida plazma kristallarini o'rganish uchun oldini oladi. Shuning uchun kosmosda tajribalarni mikrogravlik sharoitida boshlashga qaror qilindi.

Birinchi tajriba 1998 yil yanvar oyida Rossiyaning "Mir" Rossiya orbital majmuasida birinchi tajriba o'tkazildi. Solovyov va P. Vinogradov. Ular haroratning yorug'lik ta'sirida og'irlikdagi tartibsiz plazma-chang tuzilmalarini shakllantirishga to'g'ri keladi.

Neon ampulalarida, bronza zarralari bilan to'ldirilgan sferik zarralar 0,01 va 40 torrni topdilar. Ampulaga siljish, silkitilgan va zarralar tomonidan ajratilgan zarralar harakati bilan yozib qo'yilgan. Kuzatuvlar dastlab tartibni harakatga keltirganini ko'rsatdi va keyin yo'naltirilgan harakat paydo bo'ldi, shunda u ampula devorlariga plazma bilan bog'liq.

Yana bir qiziqarli fakt topildi: bir necha soniyadan so'ng, ampulani silkitgandan so'ng, zarralar bir-biriga yopisha boshladilar. Quyosh nuri ta'sirida, akglomeratlar parchalangan. Aglomeratsiyaning zarralari yoritilgan dastlabki lahzalar ko'p qirrali zaryadlarni sotib olishlari bilan bog'liq bo'lishi mumkin: ijobiy - boshqa zarralardan olingan plazma elektronlaridan olinadi - va o'zgaruvchan zarrachalar tayoqchasi va o'zgaruvchan zarrachalar tayoqchasi bir-biri bilan birga.

Zarralarning xatti-harakatlarini tahlil qilish, siz ularning zaryad miqdorini baholashingiz mumkin (1000 ga yaqin elektron to'lovlar). Aksariyat hollarda, zarralar faqat suyuq tuzilish hosil qildi, ammo ba'zida kristallar yuz berdi.

1998 yil boshida Xalqaro kosmik stantsiyaning (PC MKC) rus shahri bo'lgan Rossiya-Germaniya eksperimenti "Plazma kristalli" eksperimentini o'tkazish to'g'risida qaror qabul qilindi. Eksmünüzatsiya va tajriba tayyorlash Rossiya Fanlar Fanlar akademiyasining Ekstremal fizikasi instituti, Makerarestriya (Germaniya) va COCCE korporatsiyasi ishtirokida amalga oshirildi.

Uskunaning asosiy elementi - bu to'rtta po'lat kvadrat plitalar va kvadrat qismidan iborat shisha kvadrat plitalari va shisha qismlaridan iborat. Har bir plitalarda yuqori chastotali oqizish uchun disk elektrodlari o'rnatildi. Elektrodlar plazmadagi chang zarralarini in'ektsiyaga o'rnatilgan. Barcha optik tizim, shu jumladan ikkita raqamli kamera va ikkita yarimo'tkazgichlar va ikkita yarimo'tkazgichlar bulutli plastinka tuzilishi bilan siljish mumkin bo'lgan tartibli plastinkaga o'rnatiladi.

Ikki to'plam uskuna ishlab chiqarildi va ishlab chiqarildi: texnologik (shuningdek, o'qitish) va parvoz. 2001 yil fevral oyida Boyqo'nurda sinovdan o'tkazilgandan so'ng, parvoz kiti Rossiyaning Rossiya segmentining xizmat moduliga etkazib berildi.

Melamin formaldegididan olingan birinchi tajriba 2001 yilda amalga oshirildi. Olimlarning umidlari oqlandi: birinchi marta uch o'lchovli buyurtma qilingan zarralarni hosil qilish katta parametrli va baland o'lchovli plazma kristallari topildi (ille 7) uch o'lchovli plazma kristallari topildi ).

Turli xil konfiguratsiyalar va kengaytmalarning plazma shakllanishini olish va tekshirish qobiliyati, agar siz yuqori chastotali indüksiyonni olishdan foydalansangiz, oshadi. Bir hil plazma va uning cheklangan devor yoki atrofdagi neytral gaz o'rtasidagi hududda ikkala individual zaryadlangan makitalar va ularning ansambllarini olishi mumkin. Silindrsimon shishalarda, bo'shatish halqali elektrod tomonidan hayajonlangan joyda plazma shakllanishidan ko'p zarralar osilgan. Bosim va kuchga qarab, barqaror kristalli inshootlar tebranuvchi zarralar yoki konvekat zarracha oqimlari bilan bog'liq. Yassi elektroddan foydalanganda, zarrachalar pastki to'ldirilgan neon plastinkadan osilib, buyurtma qilingan tuzilishni - plazma kristalini hosil qiladi. Hozircha bunday tajribalar Yer yuzidagi laboratoriyalarda va parabolik reys sharoitida olib boriladi, ammo kelajakda ushbu uskunalarni ISSga o'rnatishda rejalashtirilgan.

Plazma kristallarining betakror xususiyatlari (omonatni olish, kuzatish va nazorat qilish va nazorat qilishning soddaligi, shuningdek, tashqi ovqatlanish va tashqi ko'karishlar) kuchli nomukammal plazma va asosiy xususiyatlarning xususiyatlarini o'rganishda juda yaxshi ob'ektni yaratadi kristallar. Natijalar haqiqiy atom yoki molekulyar kristallarni taqlid qilish va ularning ishtiroklari bilan jismoniy jarayonlarni o'rganish uchun ishlatilishi mumkin.

Plazmadagi makrokikaning tuzilishi yaxshi vositadir va mayda kristalli nanoklstal, nanoclusterni sintezi bilan bog'liq bo'lgan amaliy vositadir Zarrachalar hajmini ajratish, yuqori samarali oqilona manbalarni, radioaktiv moddaning partiyalari bo'lgan suyuqlikdagi suyuqliklarni ishlab chiqarish, elektr yadroviy batareya buyumlarini yaratish.

Va nihoyat, plazmada substratda og'ir bo'lgan zarrachalar, jumladan, gözenekli xususiyatlar, gözeneke va kompozitsion zarralar bilan qoplangan texnologiyalarni yaratish juda realdir. Turli xil xususiyatlarga ega materiallar.

Qiziqarli vazifalar mikrobiologiya, tibbiyot, ekologiyada yuzaga keladi. Chang plazmasidan mumkin bo'lgan narsalarning ro'yxati doimiy ravishda kengayib bormoqda.

Ilovalar uchun imzolar

Kasal. 1. g (r) korrelyatsiya funktsiyasi bu zarrachani r masofada qanday qilib topishi mumkinligini ko'rsatadi. Xona haroratida 300 k (A) va plazmada 2170 k (b) haroratda 200 k (a) va plazmada 2170 k (b) haroratda bo'lgan. 1700 k (b) haroratda plazmada, funktsiya maksimal, ya'ni suyuqlikka o'xshash tarkibiy qism paydo bo'ladi.

Kasal. 2. Chang plazmani o'rnatish DC Suturiy bo'shatilishida diskni chiqarish - bu neon bilan to'ldirilgan vertikal yo'naltirilgan naycha bo'lib, unda oqindi oqindi hosil bo'ladi. Muayyan sharoitlarda turg'un bo'lmaganlar - notekis yorqinlikning sobit zonalari mavjud. Chang zarralari oqindi hududida tugunning pastki qismida joylashgan konteynerda mavjud. Zarrachalar idishni chayqashda, zarralar tushib, buyurtma qilingan tuzilmalarni shakllantirishda stratasga osib qo'yishadi. Chang ko'rinishi uchun u tekis lazer nuri bilan ta'kidlangan. Tarqalgan yorug'lik videokamera tomonidan qayd etiladi. Monitor ekranida, chang zarralarini yoqish orqali olingan plazma-chang inshootlarining video imidjasi, yashil spektrli mintaqada lazer nuri bilan olingan video imidji.

Kasal. 3. Yorqin oqindi, tartibli chang tuzilishi (a) yuzaga keladi, bu g (r) korrelyatsiya funktsiyasiga mos keladi, bu kristalli kristal (b) korrelyatsiyasiga xos bo'lgan korrelyatsiya funktsiyasiga mos keladi.

Kasal. 4. Og'ir zang zarrachalar (silindr shaklida) ba'zi oddiy o'qga parallel ravishda quriladi. Ushbu holat, uzoq molekulalarning yo'nalishi bo'lgan molekulyar suyuq kristallarga o'xshash plazma suyuq kristallari deb ataladi.

Kasal. 5. Xalqaro kosmik stantsiyada (ISS) chang plazmasini o'rganish uchun vakuum plazasi.

Kasal. 6. Past bosimning yuqori chastotali oqimida plazma kristallarini o'rganishning maxsus o'rnatilishi Rossiya Fanlar akademiyasining termogemikasi institutida ishlab chiqilgan. Chang zarralari yashil va qizil spektr maydonlarida lazer nurlari bilan qoplanganida kristall tuzilishi aniq ko'rinadi.

Kasal. 7. Plazma-patent-patent ta'limining uchta gorizontal qatlamidagi chang zarralarining tuzilishi: balandligi (yuqori qismida), kenrinali hammom (o'rtada) va olti burchak zich qadoqlash (pastki) bilan.

Saxarov Ta (R.p.p.n n-krviy, mkou nijnekislyuzcayskaya Sosh. Polionova)

1. Artsimovich La "Boshlang'ich plazma fizikasi".

2. http://www.nkj.ru/arcive/1318/ (fan va hayot, chang plazmasidagi kristallar).

3. Robert L. Merlinno. Chang plastmasining (Ingliz tili) (PDF) eksperimental tekshiruvi. Ayova universiteti fizika va astronomiya kafedrasi (2005 yil 17 iyun). - changli plazma tadqiqotlarini tarixiy sharh. 2009 yil 18-iyulni tekshirdi. 2012 yil 2 apreldan oraliq arxivlangan.

4. Fortov V.E., A.G. Seldared, S.A. Selda, V.I. Molotkov, O.F. Petrov. Chang plazma (rus.) // UFN. - 2004. - T. 174. - 495-544.

5. Tssilovich V.N. Plazma-chang kristallari, tomchilari va bulutlari (rus.) // UFN. - 1997. - T. 167. - 57-99.

6. Chang plazma // past haroratli plazma entsiklopediyasi. - m. - Yanus-K, 2006. - T.

7. Fortov V.E. Yerdagi va kosmosda plazma-chang kristallari va suyuqliklari (rus) // Rossiya Fanlar akademiyasining byulleteni. - 2005. - T. 75, № 1112-1027.

8. Klammov B.A. Murakkab kompleks plazma (rus.) // UFN. - 2010 yil. 1095-1108.

9. "YouTube" dan "Kosmosdagi dala kristallari" video.

Plazma tabiatdagi eng keng tarqalgan moddaning eng keng tarqalgan holati: Hisob-kitoblar koinotda oddiy materiyaning 95 foizini tashkil qiladi. Yulduzlar - bu plazma barmoqlari, o'nlab millionlab darajadagi haroratli ionli gaz. Plazma xususiyatlari zamonaviy texnologiyalar asosini tashkil etadi, ularning hajmi keng.

Men ushbu tadqiqot ishlarini qildim, chunki men zamonaviy dunyodagi plazmadan qiziqdim. Yaqinda bir harorat plazmasida topilgan hodisa hayratlanarli edi - "plazma kristalini" shakllantirish, ya'ni nozik zarrachalar - plazma changlaridan iborat fazoviy buyurtma qilingan tuzilishi.

maqsad Mening tadqiqotlarim: tajriba orqali past harorat plazmasini olish, plazma maydon kristallari bilan tanishish.

Tadqiqot vazifalari:

1. "Plazma" bilimlarini kengaytiring.

2. Uyda past harorat plazmasini oling.

3. Plazma hajmini bilib oling.

4. Turli manbalar va eksperimental ma'lumotlardan olingan ma'lumotlarni tahlil qilish.

Ushbu ishning dolzarbligi yaqinda plazma fizikasi faol rivojlanayotgan fan, bu kunning hozirgi kunga qadar g'ayrioddiy hodisalar kuzatilmoqda, g'ayrioddiy hodisalar kuzatilmoqda, bu tushunish va tushuntirishlarni talab qiladi. Ushbu sohadagi kashfiyot inson hayoti sifatini yaxshilaydi: chiqindilarni qayta ishlashni tashkil etish; Muqobil energiyani ishlab chiqarish; Mikrotunoslik ishlab chiqarish; metallarning kuchini oshirish; yangi plazma motorlarining ixtirosi; zararli mikroblarni yo'qotish; Plazma panellarida rangli tasvirlarning sifatini yaxshilash; Koinot evolyutsiyasini tushuntiring va boshqalar.

Axborot manbalari bilan ishlash

Plazma ochilish tarixi

1928 yilda V.Nox (1-rasm) va "plazma" I. "plazma" I. "plazma" deb atagan va "plazma" ning qon plazma bilan to'rtinchi holati bilan ochildi. .

Anjir. 1. W. Krovovonz

Anjir. 2. I. Labrmür

I. Langmür yozgan: "Kichik miqdori kam miqdordagi elektrodlar mavjud bo'lgan elektrodlar evaziga bo'sh joyni chiqarib tashlang, natijada tizimning zaryadi juda kichik. Biz "plazma" atamasidan foydalanish uchun ion va elektronlardan iborat elektr neytral hududini tasvirlash uchun foydalanamiz. " .

Plazma tushunchasi

Plazma - neytral atomlar (yoki molekulalar) va zaryadlangan zarralar (ionlari va elektronlaridan) shakllangan qisman yoki to'liq ionli ionli gaz. Plazaning eng muhim xususiyati bu kvazi-betaraflik, ya'ni ijobiy va salbiy zaryadlangan zarralarning zichligi, hosil bo'lgan deyarli bir xil.

Gaz plazma holatiga o'tadi, agar uning atomlari (molekulalar) har qanday sababga ko'ra bir yoki bir nechta elektronni yo'qotgan bo'lsa, I.E. ijobiy ionlarga aylandi. Ba'zi hollarda, neytral atomlarga elektron atomlarga "yopishtirish" natijasida plazmada salbiy ionlar paydo bo'lishi mumkin.

Agar neytral zarralar gazda qolsa, plazma butunlay ionlashtiriladi. Plazma gaz qonunlariga bo'ysunadi va ko'p jihatdan gaz kabi o'zini tutadi. Shu bilan birga, ba'zi hollarda plazma xatti-harakati, ayniqsa elektr va magnit maydonlarga tushganda, u ko'pincha moddaning yangi to'rtinchi holati haqida gapiradi (3-rasm).

Anjir. 3. Moddaning to'rtinchi holati

Chang plazma nima?

Plazmaning changi - bu kesilgan chang - qattiq zarralar bo'lgan ionli gaz. Bunday plazma ko'pincha kosmosda topiladi: sayyorali uzuklarda, kometalar, kometalar, dumlarning dumlari (4-rasm). U erning sun'iy yo'ldoshlari va magnitli ushlab turish bilan, shuningdek plazma reaktorlari, yoylar, bo'shatish bilan bir qatorda sun'iy yo'ldoshlar mintaqasida topilgan.

Anjir. 4. plazma dum kometasi

Anjir. 5. plazma püskürtme

6-rasm. Vodorodda platinum

Anjir. 7. Yupqa yarim semizot tashuvchisi film

. Nanopartikulalar

Plazma kristalli

Chang zarralarining o'lchamlari nisbatan katta - mikron aktsiyalaridan ba'zan yuzlab mikronlar (9-rasm). Ularning ayblovlari juda katta miqdorda bo'lishi mumkin va yuzlab minglab vaqt ichida elektron to'lovdan oshishi mumkin. Natijada, zarrachalar bilan o'zaro ta'sirning o'rtacha energiyasi, zaryadning maydoniga mutanosib ravishda, o'rta issiqlik energiyasida ancha ajoyib bo'lishi mumkin (10-rasm). Bu juda nomukammal deb nomlangan plazma paydo bo'ladi, chunki uning xatti-harakati mukammal gaz qonunlariga bo'ysunmaydi. (Agar zarralar o'zaro ta'siri ularning issiqlik energiyasidan ancha past bo'lsa, plazma mukammal gaz deb hisoblanayotganini eslang.

Anjir. 9. Plazma kristalli

Anjir. 10. Koulomb-zud

Chang plazmadagi muvozanat xususiyatlarining nazariy hisoblashlari, ba'zi sharoitlarda kuchli elektr energiyasining pastligi "tepaga olib ketadi" va zaryadlangan zarralarni kosmosda ma'lum bir tarzda chiziqqa tushirishga olib keladi. Oqimli tuzilgan tuzilish tuzum yoki plazma kristalining nomini olgan. Plazma kristallari suyuq yoki qattiq moddalarga o'xshash (11-rasm). Bu erda eritish va bug'lanish kabi fazaviy o'tish davri bo'lishi mumkin.

Anjir. 11. Plazma kristalli

Agar chang plazma zarralari etarlicha katta bo'lsa, yalang'och ko'z bilan kuzatilgan plazma kristalini kuzatish mumkin.

Uyda past harorat plazmasini olish

Ba'zi tadqiqotlar, plazma xususiyatlari va xususiyatlaridan so'ng, men uyda past harorat plazmada ("plazma olish videosi") boshida tajribaga ega bo'ldim. Buning uchun menga quyidagi uskunalar kerak: Mikroto'lqinli pech, shamolga chidamli suvlar, shisha banka.

Anjir. 12. Tayyorlov bosqichi

Tajriba:

1. Boshidanoq, men mikroto'lqinli pechdan bir shisha taomni olib, mahsulotni isitilganda aylanadi. Uchrashuvni tayyorladi (12-rasm).

2. Keyin, mikroto'lqinli markazda men uni bir-biriga bog'lab qo'ydim.

3. Shundan so'ng men bir stakan banka bilan yopdim, so'ngra mikroto'lqinli pechni isitish funktsiyasini o'rnatib yubordi (13-rasm).

4. Muayyan vaqtdan keyin uni yonish moslamasi bilan stakan idishda plazma shaklida shakllantirilishi mumkin (14-rasm).

Anjir. 13. Mikroto'lqinli pechda stakan kavanoz ostidagi stakan

Anjir. 14. past harorat plazmasi

Ushbu oddiy tajriba tufayli harorat ta'sirida gaz ionlashtirilishi va qisman ionli plazmani olishda qanday ionlanganligini ko'rish mumkin. Agar men shunday boshqarsam, shunchaki haroratli plazmani olish uchun, keyin uni korxonalarda olish mumkin, ammo uni olish narxi minimaldir.

Xulosa

Uyda past harorat plazmasini olishga muvaffaq bo'ldim. Men ushbu masala bo'yicha bilimlarimni kengaytirdim, juda ko'p yangi va qiziqarli. Men ushbu mavzu menga juda qiziqdi va men kasbni tanlaganimda, ushbu tadqiqot ishi sizning markangizni tark etadi.

"Xaotik" plazma - bu moddaning 5-holati. Kristall plazma bu "uyushgan" plazma holati, bu erda magnit maydonni ushlab turish kerak emas. Plazma xususiyatlari zamonaviy texnologiyalar asosini tashkil etadi, ularning hajmi keng.

Ishonchim komilki, plazma kelajakdagi kelajakning timsolidir, eng muhim soha, tsivilizatsiyaning yanada rivojlanishi aqlga sig'maydi. Menimcha, mening fikrimcha, energiya va ekologiya doktori.

Bibliografik ma'lumotnoma

SkiBlikov A.A.. Kam harorat plazmasini olish, plazma dala kristallari bilan tanishish // fanning boshlanishi. - 2016 yil. № 2. - 133-136;
URL manzili: http://scants-start.ru/ru/arcal/Vatulyc\u003d51 (Ishlov san'ati: 03/28/2019).

"Tinchlik" stantsiyasida boshlangan afsonaviy tajriba yangi uskunalar bilan esarr qilishda davom etdi. Yaqinda kosmik stantsiyada olib qo'yilgan noyob qurilma - bu qo'shimcha gaz oqimini sozlashning qurilmasi. Bu plazmani o'rganish bo'yicha tajriba davomida aniqroq natijalarni olish imkoniyatini beradi va uning tozalikini oshiradi. Chang plazma bo'yicha ma'lumotlar koinot haqida ilgari noma'lum ma'lumotlarni oladi, energiya batareyalari va lazerlarini yaratadi, yangi olmos etishtirish texnologiyasini ishlab chiqaradi va plazma tabobati rivojlanishi uchun asos bo'lib xizmat qiladi.

Har qanday modda to'rt bosqichda bo'lishi mumkin - qattiq, suyuq, gazsimon va plazma. Plazma yulduzlardan boshlab va yulduzlararo gaz bilan tugaydigan koinotning ko'rinadigan massasining 99% dan ortig'i. Chang zarralarini o'z ichiga olgan plazma kosmosda juda keng tarqalgan - bu sayyorali uzuklar, kometalar, yulduzlar bulutlari.

Mikopavity sharoitlari og'irligi va mikrograj sharoitida mikrograj sharoitida mikrobavitiyalık sharoitlari bo'yicha plazmani o'rganish va mikrofavitlik sharoitlari bilan ishlashni monitoring qilish, ularda taxminan yigirmadan oshadi. 1998 yil yanvar oyida "Plasma Cras-1" (PC-1) o'rnatilganida, Palatoliy Solov va Pavel Vinogradaov kosmontlar, plazma-chang tuzilmalari fizikasini, shu jumladan plazmadagi kristallar va suyuqliklarni o'rganish bo'yicha birinchi tajriba o'tkazildi . O'sha yilning avgust oyida gazni to'kish naychasidan tashkil topgan, Kompyuter yozuvi va videoni yozish moslamasi qurilmasidan tashkil topgan, PC-2 uskunalari bo'yicha tadqiqotlar olib borishni boshladi. 2001 yil mart oyida Sergey Krikalev va Yuriy Gyzenko PC-3-ni o'rnatish bo'yicha tajriba o'tkazdilar. Rossiya va Germaniya mutaxassislari tomonidan birgalikda yaratilgan. Yangi yuqori harorat instituti (RAS va Germaniya va Germaniya va Germaniya va Space agentligi (DLR) 2015 yil iyun oyida boshlangan yangi "Plazma Crezal-4" montajidagi birinchi tajribalar. Tadqiqot jarayonida ushbu o'rnatishni yaxshilash zarurati aniqlandi. Joriy yilning iyul oyida "Plazma Crasy-4" tajribasi sifatini oshirish uchun ISSga qo'shimcha uskunalar etkazib berildi.

Olimlarning maqsadi plazmadagi plazma chang kristallari va boshqa buyurtma qilingan tuzilmalarni olish va o'rganishdir. Xususan, bu bizga protozaol, protopetarary halqalarda va boshqa samoviy jismlarda sodir bo'lgan jarayonlar qonunlarini o'rganishga imkon beradi. Eksperimentlar davomida, ma'lum bir o'lchamdagi mikroskopik zarralar (bir nechta mikrometrlar) gazni to'kish naychasidagi Neon yoki Argon plazmasiga kiritilgan. Mikrlatish plazma ichiga tushganda, ular elektron va musbat ionlarini yig'ishadi, natijada yuqori elektron harakatchanlik tufayli salbiy zaryad keltiradi. Mikro'ralalar bir-biridan qaytariladi va uch o'lchovli tuzilmalarni hosil qiladi. Bunday tadqiqotlar er yuzida amalga oshirilmaydi, chunki chang zarralari tortishish kuchiga duchor bo'ladi va ikki o'lchovli tuzilmalar yoki kuchli deformatsiyalangan (siqilgan) uch o'lchovli (siqilgan) uch o'lchovli (siqilgan) shakllantirishi mumkin.

Chang plazmasini o'rganishning yigirmanchi tarixi juda ko'p yangi qiziqarli ma'lumotlar berildi, bu o'z-o'zini tashkil qiluvchi zarralarning xatti-harakatlarining to'liq matematik modelini yaratib bo'lmadi. AII RAS va DLR olimlari tomonidan ishlab chiqilgan yangi uskunalar pul oqimini kamaytirish orqali toza tajribalarga ruxsat beradi. Bu o'nlab vaqtgacha plazma hosil qiladi. Endi siz gaz bosimi doirasini kengaytirishingiz va chang plazmasidagi jarayonlar haqida yangi bilimlarni olishingiz mumkin.

Mikrofirmalar plazmada bo'lganda, ularda bir qator kuchlar mavjud. Bo'shatilgan zarrachaga ta'sir qiluvchi asosiy - elektr energiyasidan biri. Ikkinchisi - ion sevimli mashg'ulotlarining kuchi. Uchinchisi, gaz haqida gapiring: agar tanasi atmosferaga kirsa, unda u juda tezlikni yo'qotadi, chunki katta ilmiy xodim, OVRY RAN, OVREI LIPAEV. - Shunga ko'ra, biz Protokol rejimini tashkil qilganimizda, zarrachalar turadi. Dastlabki kosmik eksperimentning murakkab sharoitida ishlash paytida oqilona foydalanish uchun ishlatiladigan qurilma gazning sezilarli oqishini ta'minlay boshladi va zarralar shunchaki oqimni olib tashladilar.

Ushbu muammoni hal qilish uchun SRR RAS va DLR mutaxassislari tashqi bosimni tartibga solish va qo'shimcha qo'shimcha klapan yordamida gaz oqimini to'liq boshqarishga imkon beradigan qo'shimcha qurilmani ishlab chiqdilar. Shunday qilib, zarralarning barqaror mavqeiga erishish mumkin. Natijada olimlar tajriba sharoitlarini to'liq nazorat qilish imkoniyatiga ega.

Aytishimiz mumkinki, biz hozirgacha biz gaz oqimini va shuning uchun yuqori sifatli natijalarni ololmaymiz deyishimiz mumkin. Ilgari, 3 mikrondan kam mikrondan kam mikroncha zarralar bilan ishlash imkonsiz edi. Shu bilan birga, taxminan 1 mikron zarrachalar ana shunday jarayonlarni o'rganish nuqtai nazaridan qiziqarli,, deydi Andrey Lipaev.

ISS tomonidan yangi uskunalar allaqachon o'rnatilgan, tomondan rasm parvozni boshqarish markaziga yuborilgan. ASTF RAS xodimlari Telemetriya va tajriba videofilmi, ISS kengashi bilan ovoz kanallari ham ishlamoqda - muzokaralar qanday o'tkaziladi. Yaqinda plazmadagi chang zarralarini o'rganish uchun qo'shimcha ko'p kunlik tajriba yakunlandi va taxminlar oqilona yakunlandi. Hozirgi kunda olimlar uning natijalarini batafsil tahlil qilishadi.

Izvestiya ma'lumotlariga ko'ra, OVTH RAS direktori, eksperiment davomida olingan OVTT Ras, Oleg Petrov o'z-o'zini tashkil etish jarayonlarining mohiyatini tushunishga yordam beradi.

O'quv tizimi ochiq tarqalish tizimi: energiya va uning doimiy oqimi mavjud. Bunday tizimlar barcha tirik organizmlarga xosdir. Ushbu tizim bilan nima sodir bo'ladi, o'z o'zini o'zi tashkil etuvchi hodisalar? Bularning barchasi o'rganish mumkin va uni o'rganish kerak, - dedi Oleg Petrov.

Chang plazma ko'proq amaliy foyda keltirishi mumkin: ular mikrogravlik sharoitida yangi ixcham energiya batareyalari va lazzatli batareya yaratish va olmos etishtirish texnologiyasini yaratish va olmos etishtirish texnologiyasini yaratish imkoniyatini beradi. Shuningdek, ISS ma'lumotlari plazma tabobini rivojlantirish uchun muhim ahamiyatga ega, ularning mohiyati past harorat plazmasi tirik tizimlarda kompleks biokimyoviy jarayonlarni qo'zg'atishi va kuzatishi mumkin.

PK-4 tajribasi Roskosmos va Evropa kosmik agentligi ko'magida o'tkaziladi.

Noyabr oyida "Plazma kristalli" eksperimenti bo'yicha sud jarayoni haqida e'lon qilindi. Eksperiment uchun maxsus uskunalar "Albert Eynshteyn" yuk kemasida joylashtirildi va Tinch okeaniga u bilan birga yonib ketdi. Shunday qilib, uzoq voqea tugadi, ehtimol eng mashhur kosmik tajriba. Men u haqida aytib bermoqchiman va umuman ISS bo'yicha ilm-fan haqida ozgina ma'lumot berishni xohlayman.

Va kashfiyotlar qayerda?

Birinchidan, siz biroz ajratish kerak. Zamonaviy fan kompyuter o'yini emas, unda hech qanday foydasiz tadqiqotlar yo'q va har bir kashfiyot sezilarli bonus beradi. Va Afsuski, bitta turdagi daho bitta turdagi qurilma hayotni tubdan o'zgartirsa, o'tgan. Endi fan - bu yirik tashkilotlar tomonidan olib boriladigan barcha mavjud yo'llarda ko'r-ko'rona uslubiy harakat, yillar davomida amalga oshiriladi va nol natijalarga olib kelishi mumkin. Shu sababli, muntazam ravishda nashr etilmasdan, muntazam ravishda nashr etmasdan, HOLIQDA, HAYoTIMIZNI TUZILMAYDI. Shu bilan birga, ushbu tajribalar haqiqatan ham qiziq va, agar ular tezkor natijalarga va'da bermasa, ular dunyo qanday tartibga solinishi va yangi fundamental va amaliy kashfiyotlar uchun harakatlanishiga umid qilmoqdalar.

Tajriba g'oyasi

Ma'lumki, modda to'rt faza davlatlarida bo'lishi mumkin - qattiq, suyuq, gazsimon va plazma. Plazma - bu yulduzlardan va yulduzlararo gaz bilan tugaydigan koinotning massasining 99,9% ni tashkil qiladi. Plazma erida chaqmoq, shimoliy chiroqlar va masalan, gazni bo'shatish chiroqlari. Chang zarralarini o'z ichiga olgan plazma juda keng tarqalgan - bu sayyorali halqalar, karik quyruq, yulduzlararo bulutlar. Eksperiment g'oyasi sun'iy ravishda chang mikrofirmalari va er yuzidagi tortishish va mikrogrsizlik sharoitida o'z xatti-harakatlarini kuzatish uchun sun'iy ravishda yaratilgan.

Eksperimentning birinchi versiyasida (rasmda), quyosh nurlari bilan qoplangan, plazmadagi chang lazerni ta'kidlab, Lazerni ta'kidlab, loserni ta'kidlab o'tgan. Kelajakda ko'proq murakkab eksperimental inshoot qo'llanildi. Albert Eynshteyn bilan birga "Qora barrel" uchinchi avlodni o'rnatish edi.

Natijalar

Mikrografiyadagi tajribalar olimlarning umidlarini oqladi - uning tuzilishi plazmasining changi kristall bo'lib yoki suyuqlik xususiyatlarini namoyish etdi. Ideal gazdan farqli o'laroq, molekulalar tartibsiz harakatlanayotgan (issiqlik harakatiga qarang), gazli changli plazma gaz, mustahkam va bug'lanish jarayoni mumkinligi mumkin.
Shu bilan birga, kutilmagan kashfiyotlar mavjud edi. Masalan, bo'shliq kristallda paydo bo'lishi mumkin. Nima uchun - hali ham noma'lum.

Ammo eng kutilmagan kashfiyot shundaki, plazmaning changi DNKga o'xshash spiral tuzilmalarning ba'zi sharoitlarida hosil bo'lgan! Ehtimol, hatto hayotning er yuzidagi kelib chiqishi ham chang plazmasi tufaylidir.

Istiqbollar

"Plazma kristalli" eksperimentining natijalari fundamental imkoniyatni ko'rsatadi:

Noyob xususiyatlarga ega bo'lgan nanomateriallarning chang plazmasida hosil bo'ladi.

Substratdagi chang plazmasidan materiallarning cho'kishi va yangi kiyimlarni olish - ko'p qatlamli, gözenekli, kompozit.

Sanoat va radiatsiya chiqindilari va plazma etik chiplaridan havo tozalash.

Turma-tirik ob'ektlar va tirik mavjudotlar plazma sterilizatsiyasi.

2001-2014 yillarda o'tkazilganlarni tasvirlaydi. Rossiya va nemis olimlari va kosmonavtlar, xalqaro kosmik stantsiyada plazma kristallarini o'rganish bilan. Tajribalar davomida dunyoviy tortishish sharoitida bir qator yangi effektlar va hodisalar topilmadi va materiya tuzilmasi va dinamikasi haqidagi fikrlarimizni kengaytirildi.
Chang plazma fizikasi mutaxassislari uchun, shuningdek, zamonaviy kosmik tajriba va kosmik tadqiqotlar o'tkazish va amaliyotga qiziqish bildirganlarning barchasi uchun.

Boshlang'ich nuqtasi.
Kosmosda ilmiy tadqiqotlar - korxona ko'p bosqichli. Rejani yakunlash rejasidan oxirigacha tugatish uchun loyiha yigirma yildan ko'proq davom etishi mumkin. Bu shuni anglatadiki, tadqiqotchilar etarlicha yosh bo'lishlari yoki ular o'zlarining bilim va ko'nikmalarini etkazishlari va o'z vazifalarini tajriba bo'yicha yosh hamkasblarga taqdim etishlari kerak.

Kosmik tadqiqotlar boshqacha - kosmosdan o'rganish (masalan, erning masofaviy sezgi) bo'lishi mumkin (masalan, er yuzidagi masofadan turib, kosmik ob-havo, kosmik-ob-havo, tubdan o'rganish) Sozning o'ziga xos xususiyatlaridan foydalangan holda, atrof-muhitga, individual sayyoralar, oy, asteroidlar va kometalar, masalan, kosmosning o'ziga xos xususiyatlaridan foydalangan holda tadqiqotlar. Maktablar va robototexnikadan foydalanib, ba'zi tadqiqotlar olib boriladigan kosmik kemalarda ishlab chiqarilmagan kosmik kemalar, boshqalar esa dunyoda ilmiy laboratoriyalarda ishlab chiqariladigan tajribalarni talab qiladi.

Tarkib
Mualliflardan
1. Ma'lumot berish joyi
2. "Plazma kristalli"
3. Kosmik tajriba kerak.
4. Rossiya-Germaniya hamkorligining kristallanishi
5. Germaniya: Parabolik reysida tajriba
6. Germaniya: raketa tajribasi
7. Rossiya: kosmosda birinchi "Plazma kristalli" tajribasi
8. Xalqaro kosmik stantsiya qanday tug'ilgan
9. Rossiya-Germaniya rejasi
10. "Dunyo" ga vidolashuv
11. Eksperimental qurilishni yaratish
12. "Baykiur" chayqalishi
13. "PC-3" tajribasi
14. Kosmonutni tayyorlash markazi
15. Korolev - Kosmik shahar
16. "PC-3 +" tajriba
17. "Plazma kristalli" kosmonavtlar turkumida
18. Yer yuzidagi uchrashuvlarimiz
19. Ilmiy izlanishlar
20. Kelajak yaqin
21. yakuniy so'z
Bibliografiya.

Qulay formatda elektron kitobni bepul yuklab oling, ko'ring va o'qing:
Yuklab oling Kitob plazma kristalli, kosmik tajribalar, Fordov V.E., Baturin Yu.M., Baturin Yu.M., Morfevy G.O., 2015 yil - Filmskachat.com, tez va bepul yuklab oling.

Moll, Mol yoki Petrov A.N. 2013 yil
Lazer texnologiyalari kursi bo'yicha ma'ruzalarni qo'llab-quvvatlash, lazerli texnologiyalar, viso voko voko voko, petrov A.A., 2009 yil