书名：尘埃等离子体物理
定价：146.0
ISBN：9787030810090
作者：周忠祥,袁承勋,王莹
版次：1
出版时间：2025-03

内容提要：
尘埃等离子体是一种含有尘埃颗粒的复杂等离子体系统。带电尘埃颗粒受到等离子体以及电磁力的作用，会显著地改变等离子体的许多性质并产生很多新的物理过程和现象。尘埃等离子体在空间物理、电波传播、半导体芯片加工等领域有着重要的影响。本书全面介绍尘埃等离子体的基础知识和研究前沿进展，详细介绍其基本概念、产生方式及诊断方法，分析尘埃颗粒与等离子体相互作用动力学过程，建立尘埃等离子体的流体模型、动理论模型、输运模型及其对电磁波的吸收模型，分析直流辉光放电尘埃等离子体、极区中层顶尘埃等离子体的重要特征及性质。



目录：
目录
前言
第1章 尘埃等离子体基本概念 1
1.1 尘埃等离子体概述 1
1.2 尘埃等离子体的基本性质 3
1.2.1 尘埃等离子体德拜半径 4
1.2.2 尘埃等离子体频率 5
1.2.3 尘埃等离子体库仑耦合系数 7
1.3 尘埃等离子体的产生 7
1.3.1 自然界中的尘埃等离子体 7
1.3.2 人工产生的尘埃等离子体 9
参考文献 12
第2章 尘埃颗粒与等离子体相互作用动力学 15
2.1 孤立尘埃颗粒充电过程 15
2.2 非孤立尘埃颗粒充电过程 18
2.3 离子-中性粒子碰撞对尘埃颗粒充电过程的影响 21
2.4 带电尘埃颗粒与等离子体碰撞动力学过程 25
2.4.1 基础理论和物理模型 25
2.4.2 数值计算结果及讨论 26
2.5 中性粒子对带电粒子相互作用的影响 27
2.6 尘埃等离子体电磁参量理论 30
2.6.1 各向同性尘埃等离子体的介电常数模型 32
2.6.2 尘埃等离子体的复磁导率 38
2.6.3 尘埃等离子体的复电导率 40
参考文献 41
第3章 直流辉光放电尘埃等离子体流体模型 44
3.1 尘埃等离子体流体模型方程组 45
3.2 直流氩气辉光放电等离子体模型 46
3.2.1 氩气放电等离子体的化学反应 46
3.2.2 仿真模型边界条件设置 48
3.2.3 模型稳定性处理 49
3.3 直流辉光放电尘埃等离子体参量仿真 50
3.3.1 一维轴对称模型的仿真 50
3.3.2 二维轴对称模型的仿真 57
参考文献 62
第4章 尘埃等离子体动理论模型 63
4.1 尘埃等离子体局域动理论方程 64
4.2 尘埃等离子体非局域动理论方程 65
4.3 尘埃颗粒对等离子体电子能量分布函数的影响 67
4.4 尘埃颗粒对等离子体输运和电离过程的影响 69
4.5 火箭喷焰尘埃等离子体的动理论模型 72
4.5.1 火箭喷焰尘埃等离子体简介 72
4.5.2 火箭喷焰尘埃等离子体的动理论方程 73
4.5.3 火箭喷焰尘埃等离子体的电子能量分布函数 76
4.5.4 火箭喷焰尘埃等离子体的电磁参量 78
参考文献 82
第5章 尘埃等离子体输运模型 84
5.1 尘埃等离子体输运模型的基本方程组 84
5.1.1 电子的输运方程 86
5.1.2 离子的输运方程 87
5.1.3 带电尘埃颗粒的输运方程 88
5.2 尘埃等离子体的双极性扩散模型 89
5.2.1 普通等离子体中双极性扩散方程 89
5.2.2 尘埃等离子体中双极性扩散方程 90
5.3 尘埃等离子体的多极性扩散模型 91
5.4 带电尘埃颗粒对等离子体输运系数的影响 93
5.4.1 电子、离子与中性粒子碰撞的动量转移频率 93
5.4.2 电子、离子与尘埃颗粒碰撞的动量转移频率 95
5.4.3 气体放电中带电尘埃颗粒对电子、离子输运系数的影响 96
5.4.4 极区中层顶带电尘埃颗粒对电子、离子输运系数的影响 98
参考文献 100
第6章 直流辉光放电尘埃等离子体输运理论 101
6.1 直流辉光放电尘埃等离子体的输运模型 101
6.2 带电尘埃颗粒对等离子体输运影响的评判标准 105
6.3 带电尘埃颗粒对直流辉光放电等离子体输运过程的影响 108
6.3.1 带电尘埃颗粒对电子、离子密度空间分布的影响 108
6.3.2 带电尘埃颗粒对电子、离子流量密度分布的影响 111
6.3.3 带电尘埃颗粒对电场空间分布的影响 112
6.4 带电尘埃颗粒对直流辉光放电等离子体电子温度的影响 114
参考文献 115
第7章 直流辉光放电中带电尘埃颗粒输运过程 116
7.1 带电尘埃颗粒的受力分析 116
7.1.1 电场力 117
7.1.2 离子曳力 117
7.1.3 中性曳力 118
7.2 直流辉光放电等离子体中带电尘埃颗粒输运模型 118
7.2.1 带电尘埃颗粒输运模型方程 118
7.2.2 模型建立及计算条件设置 119
7.3 尘埃颗粒在直流辉光放电等离子体中输运过程的模拟结果 120
7.3.1 放电电流对带电尘埃颗粒输运过程的影响 121
7.3.2 尘埃颗粒尺寸对带电尘埃颗粒输运过程的影响 128
参考文献 132
第8章 尘埃等离子体中电磁波传输与散射 133
8.1 尘埃等离子体对电磁波的吸收 133
8.1.1 物理模型的建立 133
8.1.2 计算结果 135
8.2 尘埃颗粒对电磁波传输的影响 137
8.2.1 尘埃颗粒带电量对电磁波传输的影响 137
8.2.2 尘埃颗粒尺寸对电磁波传输的影响 139
8.2.3 尘埃颗粒密度对电磁波传输的影响 141
8.2.4 尘埃等离子体厚度对电磁波传输的影响 142
8.3 尘埃等离子体电磁波吸收地面实验 144
8.3.1 实验装置 144
8.3.2 实验测量方法 145
8.3.3 实验数据结果分析与讨论 147
8.4 尘埃等离子体的非相干散射理论研究 148
8.4.1 等离子体非相干散射理论基础 148
8.4.2 尘埃等离子体非相干散射谱 153参考文献 158
第9章 极区中层顶尘埃等离子体动力学过程 160
9.1 中层顶尘埃等离子体研究现状 160
9.2 极区中层顶尘埃等离子体动力学模型 162
9.2.1 基本物理模型 162
9.2.2 模型数值求解方法 164
9.2.3 计算结果 165
9.3 实验观测数据分析 169
9.3.1 探空火箭历史资料 169
9.3.2 PMSE连续实验观测 170
9.3.3 PMSE方向敏感性实验研究 171
9.4 冰晶颗粒的生长和运动模型 173
9.5 极区中层顶尘埃等离子体输运模型 176
9.6 冰晶颗粒的速度和运动轨迹 179
9.7 冰晶颗粒密度和半径分布对等离子体分布的影响 181
9.7.1 下边界附近冰晶颗粒参数分布 181
9.7.2 上边界附近冰晶颗粒参数分布 184
9.8 尘埃等离子体密度结构空间尺度影响因素 188
9.8.1 中性风速度对尘埃等离子体密度结构空间尺度的影响 188
9.8.2 水分子密度对尘埃等离子体密度结构空间尺度的影响 190
9.8.3 海拔高度对尘埃等离子体密度结构空间尺度的影响 192
参考文献 194
第10章 尘埃等离子体诊断 197
10.1 无碰撞鞘层圆柱形探针模型 197
10.2 尘埃等离子体探针诊断结果 203
10.3 机器学习改进朗缪尔探针诊断 211
10.3.1 尘埃等离子体改进探针诊断实验 212
10.3.2 尘埃等离子体诊断机器学习方法 215
10.3.3 尘埃等离子体改进探针诊断结果分析 218
10.4 尘埃等离子体的发射光谱诊断 225
10.4.1 一般等离子体发射光谱诊断介绍 225
10.4.2 尘埃等离子体发射光谱诊断方法 228
10.4.3 发射光谱诊断结果 232
参考文献 240