軌道運(yùn)動(dòng)限制OML充電理論

何科榮

摘 要：塵埃充電是塵埃等離子體中的基本問(wèn)題，本文較為詳細(xì)地介紹了塵埃充電的過(guò)程，并重點(diǎn)介紹了應(yīng)用最廣泛的OML充電理論，以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：OML;充電

塵埃充電是塵埃等離子體的基本問(wèn)題，在天體物理、聚變等離子體物理及實(shí)驗(yàn)室塵埃等離子體的研究中有著廣泛的應(yīng)用。目前，國(guó)際上關(guān)于塵埃充電的主流理論有三種，分別是Mott-Smith和Langmuir針對(duì)塵埃充電提出了軌道運(yùn)動(dòng)限制充電（Orbital Motion Limited，簡(jiǎn)稱OML）理論、Allen，Boyd以及Reynolds提出了ABR充電理論以及Bernstein與Rabinowitz提出了OM（Orbital Motion）充電理論。其中OML充電理論是目前應(yīng)該最廣泛的塵埃充電理論。

在等離子體環(huán)境中，塵埃顆粒由于受到電子和離子的不斷撞擊從而帶電，Chen和Allen利用OML理論推導(dǎo)出塵埃顆粒的帶電量。在OML理論中有三大基本假設(shè)，第一是進(jìn)入德拜球內(nèi)的電子和離子無(wú)碰撞，它們的軌道影響塵埃充電。于是它們遵守能量守恒定律和角動(dòng)量守恒定律;第二等離子體中電子或離子是否能打到塵埃表面與塵埃表面勢(shì)有關(guān);第三OML理論是對(duì)OM理論的簡(jiǎn)化。

綜上所述，塵埃充電是塵埃等離子體中的基礎(chǔ)問(wèn)題，而OML理論是塵埃充電應(yīng)用最廣泛的充電理論，本文介紹了OML理論的具體推導(dǎo)過(guò)程，以及在OML理論的基礎(chǔ)上所做的一些改進(jìn)（MOML及MOML-FL），為塵埃等離子體研究、空間等離子體研究及聚變等離子體研究等提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]Mott-Smith H M and Langmuir I.The theory of collectors in gaseous discharges[J].Physical Review，1926，28，727.

[2]Willis C T N，Coppins M，Bacharis M，et al.The Effect of Dust Grain Size On the Floating Potential of Dust in a Collisionless Plasma[J].Plasma Sources Science and Technology，2010，19（6），65022.

[3]Chen F F.Plasma Physics[M].Plenum Press，2007.

[4]Allen J E.Probe Theory-the Orbital Motion Approach[J].Physica Scripta，1992，45（5），497.

[5]Willis C T N，Coppins M，Bacharis M，et al.Floating Potential of Large Dust Grains in a Collisionless Flowing Plasma[J].Physical review E，2012，85（3），36403.

[6]R.Beadles，X.Wang，and M.Horányi.Floating potential measurements in plasmas：From dust to spacecraft[J].Physics of Plasmas，2017，24，023701.

[7]Rizopoulou N，Robinson A P L，Coppins M，et al.Charging of Large Dust Grains in Flowing Plasmas[J].Physical Review E，2015，91（6）.

基金：江西省教育廳科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目GJJ171027資助